プロトマップ (神経科学)とは？わかりやすく解説

プロトマップ（Protomap）は、神経幹細胞がまだ支配的な細胞タイプである初期の胚発生期における、哺乳類の大脳皮質の機能領域の原初的な分子地図である^[1]。

プロトマップ仮説の成立

プロトマップは、放射状グリア細胞として知られる主要な皮質前駆細胞を含む脳室帯の特徴である^[2]^[3]。「大脳皮質パターン形成」と呼ばれる過程を経て、プロトマップは胚内のシグナル伝達中枢のシステムによってパターン化され、位置情報と細胞運命の指示を与える^[4]^[5]^[6]。これらの初期の遺伝的指示は、大脳皮質の成熟した機能領域、例えば視覚野、体性感覚野、運動野を生み出す発生と成熟の過程を開始させる。プロトマップという言葉はパスコ・ラキッチ（英語版）によって作られた^[1]。

批判への反証

プロトマップ仮説は、大脳皮質のプロト領域は最初は同じ潜在能力を持ち^[7]^[8]、領域化の大部分は視床から大脳皮質への軸索入力などの外部からの影響によって制御されるとするプロト皮質仮説によって反対された^[9]。

しかし、2000年から2001年にかけての一連の論文は、プロト皮質仮説に対する強力な証拠を提供し、プロトマップ仮説はそれ以来受け入れられている^[5]^[10]^[11]。

プロトマップ仮説は、関連する放射状ユニット仮説とともに、大脳皮質の胚発生に関する私たちの中心的理解を形成している。基本構造が存在し、皮質ニューロンが最終目的地に移動すると、他の多くの過程が大脳皮質の機能的回路の成熟に寄与する^[12]。

脚注・参考文献

^ ^a ^b Rakic P (July 1988). “Specification of cerebral cortical areas”. Science 241 (4862): 170–6. doi:10.1126/science.3291116. PMID 3291116.
^ Rakic, P (October 2009). “Evolution of the neocortex: a perspective from developmental biology.”. Nature Reviews. Neuroscience 10 (10): 724–35. doi:10.1038/nrn2719. PMC 2913577. PMID 19763105.
^ Noctor, SC; Flint, AC; Weissman, TA; Dammerman, RS; Kriegstein, AR (8 February 2001). “Neurons derived from radial glial cells establish radial units in neocortex.”. Nature 409 (6821): 714–20. doi:10.1038/35055553. PMID 11217860.
^ Grove, EA; Fukuchi-Shimogori, T (2003). “Generating the cerebral cortical area map.”. Annual Review of Neuroscience 26: 355–80. doi:10.1146/annurev.neuro.26.041002.131137. PMID 14527269.
^ ^a ^b Fukuchi-Shimogori, T; Grove, EA (2 November 2001). “Neocortex patterning by the secreted signaling molecule FGF8.”. Science 294 (5544): 1071–4. doi:10.1126/science.1064252. PMID 11567107.
^ Sur, M; Rubenstein, JL (4 November 2005). “Patterning and plasticity of the cerebral cortex.”. Science 310 (5749): 805–10. doi:10.1126/science.1112070. PMID 16272112.
^ O'Leary, DD (October 1989). “Do cortical areas emerge from a protocortex?”. Trends in Neurosciences 12 (10): 400–6. doi:10.1016/0166-2236(89)90080-5. PMID 2479138.
^ Cognitive Neuroscience of Development (Studies in Developmental Psychology). East Sussex: Psychology Press. (2003). ISBN 978-1-84169-214-2
^ “Molecular approaches to brain asymmetry and handedness”. Nature Reviews Neuroscience 7 (8): 655–62. (August 2006). doi:10.1038/nrn1930. PMID 16858393.
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^ Mallamaci, A; Muzio, L; Chan, CH; Parnavelas, J; Boncinelli, E (July 2000). “Area identity shifts in the early cerebral cortex of Emx2-/- mutant mice.”. Nature Neuroscience 3 (7): 679–86. doi:10.1038/76630. PMID 10862700.
^ Ackman, JB; Burbridge, TJ; Crair, MC (11 October 2012). “Retinal waves coordinate patterned activity throughout the developing visual system.”. Nature 490 (7419): 219–25. doi:10.1038/nature11529. PMC 3962269. PMID 23060192.

[:0-1] Rakic P (July 1988). “Specification of cerebral cortical areas”. Science 241 (4862): 170–6. doi:10.1126/science.3291116. PMID 3291116.

[2] Rakic, P (October 2009). “Evolution of the neocortex: a perspective from developmental biology.”. Nature Reviews. Neuroscience 10 (10): 724–35. doi:10.1038/nrn2719. PMC 2913577. PMID 19763105.

[3] Noctor, SC; Flint, AC; Weissman, TA; Dammerman, RS; Kriegstein, AR (8 February 2001). “Neurons derived from radial glial cells establish radial units in neocortex.”. Nature 409 (6821): 714–20. doi:10.1038/35055553. PMID 11217860.

[4] Grove, EA; Fukuchi-Shimogori, T (2003). “Generating the cerebral cortical area map.”. Annual Review of Neuroscience 26: 355–80. doi:10.1146/annurev.neuro.26.041002.131137. PMID 14527269.

[:1-5] Fukuchi-Shimogori, T; Grove, EA (2 November 2001). “Neocortex patterning by the secreted signaling molecule FGF8.”. Science 294 (5544): 1071–4. doi:10.1126/science.1064252. PMID 11567107.

[6] Sur, M; Rubenstein, JL (4 November 2005). “Patterning and plasticity of the cerebral cortex.”. Science 310 (5749): 805–10. doi:10.1126/science.1112070. PMID 16272112.

[7] O'Leary, DD (October 1989). “Do cortical areas emerge from a protocortex?”. Trends in Neurosciences 12 (10): 400–6. doi:10.1016/0166-2236(89)90080-5. PMID 2479138.

[8] Cognitive Neuroscience of Development (Studies in Developmental Psychology). East Sussex: Psychology Press. (2003). ISBN 978-1-84169-214-2

[9] “Molecular approaches to brain asymmetry and handedness”. Nature Reviews Neuroscience 7 (8): 655–62. (August 2006). doi:10.1038/nrn1930. PMID 16858393.

[10] Bishop, KM; Goudreau, G; O'Leary, DD (14 April 2000). “Regulation of area identity in the mammalian neocortex by Emx2 and Pax6.”. Science 288 (5464): 344–9. doi:10.1126/science.288.5464.344. PMID 10764649.

[11] Mallamaci, A; Muzio, L; Chan, CH; Parnavelas, J; Boncinelli, E (July 2000). “Area identity shifts in the early cerebral cortex of Emx2-/- mutant mice.”. Nature Neuroscience 3 (7): 679–86. doi:10.1038/76630. PMID 10862700.

[12] Ackman, JB; Burbridge, TJ; Crair, MC (11 October 2012). “Retinal waves coordinate patterned activity throughout the developing visual system.”. Nature 490 (7419): 219–25. doi:10.1038/nature11529. PMC 3962269. PMID 23060192.

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プロトマップ (神経科学)とは？わかりやすく解説