脳が血液量をどう制御しているかを解明(How the Brain Controls Its Blood Volume)

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2025-07-21 韓国基礎科学研究院(IBS)

脳が血液量をどう制御しているかを解明(How the Brain Controls Its Blood Volume)
Figure 1. Somatostatin neurons regulate astrocytes surrounding cerebral blood vessels, enabling more precise delivery of blood volume to specific brain regions, thereby enhancing the spatial accuracy of neurovascular responses.

韓国IBS脳神経画像研究センターの研究チームは、抑制性ニューロンとアストロサイトが協働して脳血流量を制御する2段階メカニズムを発見した。ソマトスタチン発現抑制性ニューロン(SSTニューロン)が一時的に一酸化窒素(NO)を放出して即時の血管拡張を誘導し、その後アストロサイトが活性化し、遅れて局所的な血管拡張を引き起こす。この仕組みにより、fMRIで観測される層特異的な信号が説明可能となる。SSTニューロンが機能不全になると信号の精度が失われることから、アルツハイマー病やうつ病、自閉症などの神経疾患研究にも応用が期待される。

<関連情報>

ソマトスタチンを発現する介在ニューロンは、NOを介した初期血管拡張と特異的なアストロサイト介在の後期血管拡張を誘導する Somatostatin-expressing interneurons induce early NO-driven and late specific astrocyte-mediated vasodilation

Thanh Tan Vo,Won Beom Jung,Tong Jin,Geun Ho Im,Soohyun Lee & Seong-Gi Kim
Nature Communications  Published:18 July 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-61771-5

Abstract

Somatostatin-expressing (SST) interneurons modulate hemodynamic responses both directly and indirectly, but their precise role remains unclear. Here, we investigated the influence of SST interneurons on hemodynamic control in response to optogenetic stimulation of SST neurons and somatosensory stimulation in both awake and anesthetized mice. Prolonged optogenetic stimulation of SST neurons induces fast vasodilation through nitric oxide synthase-expressing neurons that co-express SST, and slow vasodilation mediated by astrocytes. Similar neurovascular coupling mechanisms are observed during prolonged sensory stimulation, which also induces both fast and delayed vasodilation. The delayed vasodilation, mediated by the SST neuron-astrocyte pathway, enhances the specificity of cerebral blood volume (CBV)-weighted fMRI signals to cortical layer 4, as confirmed by chemogenetic inhibition of SST neurons. Our findings indicate that the SST neuron-astrocyte-vascular pathway shapes hemodynamic responses to prolonged stimulation and is critical for achieving high-specificity, laminar-resolution fMRI, which is increasingly pursued in human cognitive studies.

医療・健康
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