UCIの研究者が、時間知覚における脳の線条体の繊毛の重要な役割を発見(UCI researchers discover crucial role of brain’s striatum cilia in time perception)

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精神・神経疾患の新たな治療標的の可能性を示唆する成果 Results reveal possible new therapeutic targets for mental and neurological disorders

2022-11-30 カリフォルニア大学校アーバイン校(UCI)

研究者らは、脳の線条体領域から繊毛を除去すると時間の知覚と判断が損なわれることを発見し、統合失調症、パーキンソン病、ハンチントン病、自閉症スペクトラム障害、トゥレット症候群などの精神・神経疾患に対する新しい治療標的の可能性を明らかにした。
今回の研究は、タイミング依存性機能障害において繊毛が重要な役割を果たすことを初めて明らかにした。
線条体は、中枢時計プロセスを行う脳の回路の一部で、運動協調、学習、計画、意思決定などの実行機能や、ワーキングメモリー、注意力の制御に不可欠なものである。繊毛は、脳細胞の表面からアンテナのように突き出ており、信号を感知して伝達し、適切な反応を生み出すシグナルハブとして働いている。
研究チームは、繊毛の生理的役割を調べるため、条件付き遺伝子操作技術を使って、マウスの線条体から繊毛を取り除いた。このマウスは、新しい運動課題を学習することができず、反復的な運動行動や意思決定の遅れが見られた。また、空間における自分の位置や方向に関する情報を素早く思い出すことや、無関係な環境感覚情報をフィルタリングする能力も欠損していた。しかし、このマウスは、習慣的あるいは既に学習した運動技能や長期記憶を維持していた。

<関連情報>

線条体の繊毛はタイミングに依存した機能を媒介する Cilia in the Striatum Mediate Timing-Dependent Functions

Wedad Alhassen,Sammy Alhassen,Jiaqi Chen,Roudabeh Vakil Monfared & Amal Alachkar
Molecular Neurobiology  Published:02 November 2022
DOI:https://doi.org/10.1007/s12035-022-03095-9

Abstract

Almost all brain cells contain cilia, antennae-like microtubule-based organelles. Yet, the significance of cilia, once considered vestigial organelles, in the higher-order brain functions is unknown. Cilia act as a hub that senses and transduces environmental sensory stimuli to generate an appropriate cellular response. Similarly, the striatum, a brain structure enriched in cilia, functions as a hub that receives and integrates various types of environmental information to drive appropriate motor response. To understand cilia’s role in the striatum functions, we used loxP/Cre technology to ablate cilia from the dorsal striatum of male mice and monitored the behavioral consequences. Our results revealed an essential role for striatal cilia in the acquisition and brief storage of information, including learning new motor skills, but not in long-term consolidation of information or maintaining habitual/learned motor skills. A fundamental aspect of all disrupted functions was the “time perception/judgment deficit.” Furthermore, the observed behavioral deficits form a cluster pertaining to clinical manifestations overlapping across psychiatric disorders that involve the striatum functions and are known to exhibit timing deficits. Thus, striatal cilia may act as a calibrator of the timing functions of the basal ganglia-cortical circuit by maintaining proper timing perception. Our findings suggest that dysfunctional cilia may contribute to the pathophysiology of neuro-psychiatric disorders, as related to deficits in timing perception.

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