マウスの空間ナビゲーションに重要な脳細胞が高度に特化していることを発見(Brain cells critical for mouse navigation found to be highly specialised)

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2026-06-10 オックスフォード大学

英国オックスフォード大学の研究チームは、マウスの空間認知とナビゲーションに重要な役割を果たす脳細胞が、従来考えられていた以上に高度に専門化されていることを明らかにした。研究では、マウスが環境内を移動する際の脳活動を詳細に解析し、位置情報や移動方向、環境構造に関する情報を処理する神経細胞群を調査した。その結果、空間認知に関与する細胞は均一な機能を持つのではなく、それぞれが特定の情報処理に特化したサブグループとして機能していることが判明した。これらの細胞群は協調して活動することで、複雑な環境下でも正確な位置把握や経路選択を可能にしていると考えられる。本研究は、脳がどのように空間情報を符号化し、行動へ変換しているかを理解するうえで重要な知見を提供する。また、認知症やアルツハイマー病などで見られる空間認識障害の神経基盤解明にも貢献する可能性があり、将来的な神経疾患研究や治療戦略の発展につながることが期待される。

マウスの空間ナビゲーションに重要な脳細胞が高度に特化していることを発見(Brain cells critical for mouse navigation found to be highly specialised)
Calretinin-expressing cells in the mouse thalamus from the study (Image credit: Sara Hijazi).

<関連情報>

マウス視床における頭部方向細胞の多様性と感覚運動特化 Diversity and sensorimotor specialization of head direction cells in the mouse thalamus

Sara Hijazi ∙ Shan Jiang ∙ Mara S. Wülfing ∙ … ∙ Patrick A. Lachance ∙ Michael E. Hasselmo ∙ Tim J. Viney
Current Biology  Published:June 10, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2026.05.026

Highlights

  • Calretinin distinguishes head direction cell subpopulations in the mouse thalamus
  • Thalamic HD cells show distinct responses to light, sound, and movement
  • Calretinin-positive cells project to deep layers of the entorhinal cortex
  • HD cells are defined by combined activity, connectivity, and neurochemistry

Summary

There is increasing recognition of diversity within functionally defined classes of spatially modulated brain cells. One such functional class, the head direction (HD) cells, provides our sense of direction and is essential for spatial navigation. HD signals are routed to the cortex via the thalamus, with the highest density of HD cells found within the anterodorsal thalamic nucleus (ADn). Variability in axonal projections and in vivo firing patterns suggest the existence of distinct neuronal subpopulations in the ADn. We investigated this diversity by extracellularly recording and juxtacellularly labeling single HD cells in subregions of the ADn in awake mice. We find that in vivo firing patterns of individual HD cells are differentially modulated by light pulses, sound, and movement, indicating sensorimotor specialization. We also reveal a mediolateral gradient of calretinin (CR)-expressing (CR+) cells, with CR+ HD cells having narrower tuning widths, lower peak firing rates, and different intrinsic properties compared with CR− HD cells. We identify distinct axonal projection patterns, including HD cells innervating the thalamic reticular nucleus (TRN) and different layers of the granular retrosplenial cortex, as well as HD cells with additional collaterals in the dorsomedial striatum. We also define an unusual CR+ subpopulation, the tortuosa HD cells, which possess twisted dendrites and a descending axon that does not innervate the TRN. Together, these findings suggest that ADn HD cells comprise specific cell types that integrate multimodal streams of sensorimotor input within their receptive fields that relate to attention and arousal, thereby providing downstream targets with dynamically updated and behaviorally relevant directional information.

医療・健康
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