「適度な寒さ」が心地良い理由が判明
「適度な寒さ」が心地良い理由が判明 / Credit:川勝康弘
biology

「適度な寒さ」が心地良い理由が判明 (2/3)

2025.08.08 19:00:01 Friday

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丁度いい「ひんやり感」を増幅させて脳に届ける仕組み

丁度いい「ひんやり感」を増幅させて脳に届ける仕組み
丁度いい「ひんやり感」を増幅させて脳に届ける仕組み / 図は、「ひんやり感」を伝える神経細胞(Trhr⁺ニューロン)を特定し、その性質や反応を詳しく調べる実験の流れと結果を、順を追って示しています。まず、マウスの脊髄後角(SDH)にあるTrhr⁺ニューロンを光らせて可視化するために、特定の遺伝子に反応して蛍光タンパク質(eYFP)が発現するウイルスを注入し、Trhrを持つ細胞を見分けられるようにしました。その後、この光る細胞が本当にTrhrという遺伝子を持っているか、さらに他の性質(カルシウム結合タンパク質Calb1や興奮性神経の目印Vglut2を持つかどうか)を、RNAを直接染め分けて確認しています。図の緑はTrhrを持つ細胞、紫はCalb1、赤はVglut2を示し、それぞれがどのくらい重なっているかが分かります。 次に、これらのTrhr⁺ニューロンが温度や刺激にどう反応するかを調べるため、脊髄にカルシウムセンサー(jGCaMP7f)を発現させ、二光子顕微鏡で生きたままのマウスの神経活動を観察しました。マウスの後ろ足に4℃から50℃までの水やピンチ(つまみ刺激)を与えたとき、神経の活動がどのように変化するかをリアルタイムで記録しています。図には、安静時と15℃の水をかけたときの神経の映像、さらに刺激を与えた瞬間からの活動の変化が色の強弱(ヒートマップ)で示されています。最後に、複数の温度や刺激ごとに平均的な反応を重ねたグラフが示され、15℃前後の涼しい刺激に対して特に強く反応し、高温や強い冷たさ、物理的な痛み刺激とは異なる反応パターンを持つことが分かります。/Credit:A dedicated skin-to-brain circuit for cool sensation in mice

程よい「ひんやり感」はどのようにに伝わっていたの?

謎を解明するため研究チームはまず、マウスを使って皮膚から脳へ「冷たい」という感覚がどのように伝わるのかを詳しく調べました。

近年のイメージング技術や遺伝工学の進歩は凄まじく、特定の刺激が皮膚から脳へどのように伝わっていくかを可視化することが可能になっています。

実験では、最新のイメージング技術や遺伝子工学を用いて、どの神経細胞がどのように信号をやり取りしているかを一つずつ可視化しました。

するとまず、皮膚には約15〜25℃程度の涼しい温度に反応する分子センサー(イオンチャネル)が存在し、センサーが刺激されると感覚神経が興奮して信号を脊髄に送っていることがわかりました。

次に、脊髄の「後角」という部分で、冷たさの信号はTrhr⁺ニューロンという特殊な神経細胞に受け取られます。

このTrhr⁺ニューロンは、無害な冷たさにだけ強く反応し、氷のような強い冷たさや暖かさにはほとんど反応しません。

研究チームは、遺伝子操作と薬剤を使って、試しにTrhr⁺ニューロンだけを脊髄から除去したマウスを作りました。

このマウスに温度刺激を与えて調べたところ、Trhr⁺ニューロンがないマウスは15〜25℃の涼しさを感じることができなくなりました。

一方で、0℃近い強い冷たさや熱い刺激、触覚にはふつうに反応しました。

つまり、Trhr⁺ニューロンという「増幅装置」が壊れると、「心地よい冷え」だけを脳に伝えられなくなるのです。

この結果から、脊髄の中に涼しさだけを増幅して伝える仕組みがあることが分かりました。

さらに研究者たちは、Trhr⁺ニューロンがどこへ信号を送っているかも明らかにしました。

調査の結果、Trhr⁺ニューロンはCalcrl⁺ニューロンという別の神経細胞に信号を渡しており、このCalcrl⁺ニューロンは脊髄から外側橋被核(lPBN)という脳の領域へ情報を送り出します。

Calcrl⁺ニューロンを除去したマウスでも、快適な涼しさに対する反応が消えたため、この経路が本当に「涼しさ専用」の伝達ルートだと裏付けられました。

このようにして、皮膚の冷感センサー→Trhr⁺ニューロン(増幅)→Calcrl⁺ニューロン(中継)→外側橋被核(lPBN)→大脳という、心地よい冷たさだけを選んで強く伝える「冷感専用回路」の存在が初めて証明されたのです。

涼しさを感じられない体になったマウスは哀れですが、このマウスのお陰で「15~25℃の心地よいひんやり感」を伝える仕組みが信号の増幅パーツと中継ニューロンを経て脳内に信号を届けていたことがわかりました。

研究者たちはマウスで発見されたこの「ひんやり感専用回路」が人間にも存在する可能性があると述べています。

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