科学は愛ですコミュの「脳の回路図」を作る：全シナプスの「地図」を作成

夢の大陸：ハーバード大の科学者が宇宙で最も複雑な地形であるヒトの脳内地図を作成
（Land of dreams: Harvard scientists map most complicated terrain in
the universe - the inside of the human brain：6月5日英語版配信分）


　磁気共鳴断層撮影装置が初めて脳内の３Ｄ地図を作り上げる
　脳障害の治療に道を開く可能性が


　▼以下より画像をご覧ください
　　http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2154368/Somewhere-brainbow-New-3D-maps-brain-will.html

http://wired.jp/wv/2008/01/28/%E3%80%8C%E8%84%B3%E3%81%AE%E5%9B%9E%E8%B7%AF%E5%9B%B3%E3%80%8D%E3%82%92%E4%BD%9C%E3%82%8B%EF%BC%9A%E5%85%A8%E3%82%B7%E3%83%8A%E3%83%97%E3%82%B9%E3%81%AE%E3%80%8C%E5%9C%B0%E5%9B%B3%E3%80%8D%E3%82%92/ 　
[ WIRED.jp]
写真説明：数百万のニューロンがつながり合う脳の回路図を作成する
ハーバード大学の研究者らが、脳の切断と撮影を自動的に行なう新しい装置を利用して、「脳の回路図」を作るという壮大な計画に着手している。神経科学の最先端『コネクトミクス』は、「最も複雑な構造物」である脳を解き明かすことができるだろうか。

『ATLUM』装置。ネズミの脳を、りんごの皮むき器のように剥いてごく薄い切片にしていく。


ハーバード大学の研究者らが、脳の組織を高解像度の神経地図に自動変換する新しい装置を利用して、脳の回路図を作るという壮大な計画に着手している。

研究者らは、脳の中にあるすべてのシナプスの地図を作成することによって、「コネクトーム」(connectome)を作り出したいと考えている。コネクトームは、『fMRI』のような現在の最先端を行く脳内測定装置をはるかにしのぐほど、詳細なレベルで脳の活動を明らかにする回路図となるだろう。

「思ってもみなかったものを見ることになるだろう。これまでほとんど手の届かなかった、複雑で広大な宇宙を目にする可能性が開かれるのだ」と、ハーバード大学で分子細胞生物を専門とするJeff Lichtman教授は言う。

この取り組みは、コネクトミクス(connectomics)と呼ばれる新しい科学研究の分野に属するものだ。分野としては非常に新しく、コネクトミクスを教える初めてのコースが、マサチューセッツ工科大学(MIT)でこのほど終了したばかりという段階だ。

コネクトミクスと神経科学の関係は、ゲノミクスと遺伝学の関係によく似ている。遺伝学は、個々の遺伝子や遺伝子群に焦点を当てるが、ゲノミクスは生物の遺伝的な相補性の全体に目を向ける。コネクトミクスも同様で、個々の細胞の研究から、何百万もの細胞を持つ脳全体の研究へと、規模においても到達目標においても大きく飛躍する。

Lichtman教授の推定では、人間の脳をシナプス・レベルの解像度ですべて画像に収めると、その情報量は数百ペタバイトに及び、Googleのデータセンターのストレージの総計に等しいほどの量になるという。

脳の回路地図ができれば、研究者は自閉症や統合失調症といった病気の原因と思われる、神経細胞の配線の問題を調べられるようになる。

「脳の『配線図』は、脳がどのように演算を行なっているのか、また脳がどのように成長期に配線を行ない、成人期にその配線を組み直しているのかを知る手がかりとなるだろう」と、マサチューセッツ工科大学で計算論的神経科学を専門とするSebastian Seung計教授は言う。

米国立精神保健研究所で科学技術研究担当副責任者を務めるMichael Huerta博士は、コネクトミクスは脳を理解する上で存在する重要なギャップを埋めることになると考えている。

「脳内にあるすべての細胞の化学物質と分子について知ることは、おそらく可能だ。だが、これらの細胞がお互いにどのようにつながっているかを理解しない限り、情報がどう処理されているかはわからない。コネクトームはまさにその役割を果たすものだと、私は考えている」とHuerta博士は述べた。

人間の脳には1000億ものニューロンがあるため、これらのニューロンの地図を作成する作業はあまりに複雑で、人間の手だけでは到底不可能だ。ソーク研究所のシニアフェローであるSydney Brenner博士がかつて「人間の手で」行なったコネクトミクスの取り組みでは、線虫を対象にわずか300個ほどの神経系細胞を調査したが、それでも完了までに10年かかっている。

ゲノムシーケンス解析機の登場でヒトゲノムの解析競争のスピードは劇的に速まったが、Lichtman教授の研究所では今、そのゲノムシーケンス解析機に相当するかもしれない装置を開発している。これは、脳の切断と撮影を自動的に行なう装置で、『ATLUM』(Automatic Tape-Collecting Lathe Ultramicrotome)と名付けられている。

ATLUMは、旋盤と特殊なナイフを使用して脳細胞を薄くて細長い切片にし、電子顕微鏡で撮影できるようにする装置だ。最終的には画像をソフトウェアによってモンタージュ処理し、ネズミの脳を超高解像度の3D画像として再現する。これによって科学者らは、直径わずか50ナノメートルの世界を覗くことができるのだ。

「われわれの装置はリンゴの皮むき器のように動作する。脳を装置に取り付けると、装置は脳の表層を薄くはがして、すべてテープに貼り付ける。この技術を利用すれば、個々のシナプスをすべてクリアに見ることができる、超高解像度の画像を作成できるだろう。」

(2)へ続く