脳の並列神経回路の「分子コード」を解読 ~二つの分子が「学ぶ」「慣れる」の神経回路を作り分ける~

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2026-08-24 早稲田大学

脳の大脳基底核では、「学ぶ」と「慣れる」という異なる機能を担う神経回路が並列して存在するが、その回路を混ざり合わずに作り分ける仕組みは長年の謎だった。早稲田大学とハーバード大学などの国際共同研究グループは、細胞接着分子プロトカドヘリンのPCDH17とPCDH10が、この「分子コード」として働くことを動物実験で解明した。両分子は異なる神経細胞集団に相補的に発現し、同じ分子を持つ細胞同士を選択的に接続することで並列回路を形成する。PCDH17を欠損したマウスでは学習やルール変更に障害が生じ、PCDH10欠損では感覚刺激への馴化が損なわれた。両分子は軸索の到達先ではなく、適切なシナプス形成に重要だった。本成果は脳の配線原理の理解を進め、統合失調症や自閉スペクトラム症などの病態解明、回路を選択的に制御・修復する治療法開発への応用が期待される。

脳の並列神経回路の「分子コード」を解読 ~二つの分子が「学ぶ」「慣れる」の神経回路を作り分ける~

<関連情報>

δ2-プロトカドヘリンは、平行な間接基底核回路を組織化する δ2-Protocadherins organize parallel indirect basal ganglia circuits

Naosuke Hoshina, Joshua M. Boeckers, Erin M. Johnson-Venkatesh, Miyuki Hoshina, […] , and Hisashi Umemori
Science Advances  Published:21 Aug 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aec8746

Abstract

The basal ganglia (BG) contain multiple parallel neural circuits, each of which may control different behaviors. However, how the distinct parallel BG circuits are molecularly organized is not known. Here, we show that two δ2-protocadherins (PCDHs), PCDH17 and PCDH10, which are homophilic cell adhesion molecules, establish and define two distinct indirect BG circuits that regulate different behaviors. PCDH17 and PCDH10 are expressed in a complementary expression pattern in the BG, anatomically defining two parallel indirect BG connections. Indirect pathway–specific Pcdh17 and Pcdh10 conditional knockout (cKO) mice show impaired establishment of the indirect BG circuits in a region-preferential manner. Last, the Pcdh17 cKO mice show defects in task learning, while the Pcdh10 cKO mice show defects in motor/sensory habituation. These results identify PCDH17 and PCDH10 as the molecular organizers for two distinct indirect BG circuits regulating different behaviors and reveal the molecular mechanisms for organizing parallel BG circuits.

細胞遺伝子工学
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