脳内ニューロンのバランスは加齢により変化する(Balance of neurons in the brain changes with age)

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2025-06-05 マックス・プランク研究所

脳内ニューロンのバランスは加齢により変化する(Balance of neurons in the brain changes with age)
Two main types of neurons: excitatory neurons, which transmit information by amplifying neural signals, and inhibitory neurons, which can suppress the signals. © MPI CBS

マックス・プランク人間認知・脳科学研究所の研究チームは、脳内の興奮性ニューロンと抑制性ニューロンのバランスが、発達過程でどのように変化するかを明らかにしました。900人の参加者の脳データを基に個別のコンピューターモデルを作成し、スーパーコンピュータ上でシミュレーションを行った結果、思春期において関連領域での抑制性活動が増加し、興奮と抑制のバランスが成熟することが示されました。このバランスの成熟は、認知機能の発達に重要であり、統合失調症や自閉症などの神経発達障害と関連がある可能性が示唆されています。今後の研究では、このバランスの成熟が神経発達障害のリスクや診断にどのように関連するかを調査し、早期発見や介入のためのバイオマーカーの開発が期待されています。

<関連情報>

個別化された生物物理学的ネットワークモデリングに基づく皮質興奮抑制比の青年期成熟 Adolescent maturation of cortical excitation-inhibition ratio based on individualized biophysical network modeling

Amin Saberi, Kevin J. Wischnewski, Kyesam Jung, Leon D. Lotter, […] , and Sofie L. Valk
Science Advances  Published:4 Jun 2025

Abstract

The excitation-inhibition ratio is a key functional property of cortical microcircuits which changes throughout an individual’s lifespan. Adolescence is considered a critical period for maturation of excitation-inhibition ratio. This has primarily been observed in animal studies. However, there is limited human in vivo evidence for maturation of excitation-inhibition ratio at the individual level. Here, we developed an individualized in vivo marker of regional excitation-inhibition ratio in human adolescents, estimated using large-scale simulations of biophysical network models fitted to resting-state functional imaging data from both cross-sectional (n = 752) and longitudinal (n = 149) cohorts. In both datasets, we found a widespread decrease in excitation-inhibition ratio in association areas, paralleled by an increase or lack of change in sensorimotor areas. This developmental pattern was aligned with multiscale markers of sensorimotor-association differentiation. Although our main findings were robust across alternative modeling configurations, we observed local variations, highlighting the importance of methodological choices for future studies.

生物工学一般
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