大脳皮質パターニングのメカニズム：機能領域の形成

Patterning mechanism of neocortex：development of functional area map

脊椎動物の大脳皮質は，視床を通って入力された外部情報を処理し，次の行動を指令する器官である。もともとは単純な細胞層である神経板から発生する大脳皮質は，成長後，外部からの多様な情報を円滑に処理できるように機能ごとに領域を作る。大脳皮質のこれらの領域（cortical area map）が，どのようにして形成され，どのように機能するのかを解明することは，脳を理解し，脳の病気を治療する上で重要な意味を持つ。cortical area mapの発生のメカニズムを探るにあたっては，（1）大脳皮質内に存在するパターン形成を誘導するシグナル因子によりcortical area mapが形成されるのか，（2）視床からの入力を受けてからその入力に従って領域を決定するのかがわからなかった。そこでこの問題にアプローチするために，大脳皮質がまだ単純な細胞層である胎児の終脳に，エレクトロポレーション法によって領域化に関与されるであろう遺伝子の強制発現を行った。その結果，大脳皮質にはあらかじめ予定領域ができ，それに従って視床ニューロンは軸索を伸長し，機能領域になることを明らかにした。

The mammalian cerebral cortex is a sheet of tissue which is divided in anatomically distinct and functionally specialized areas. The area which form a species-specific area map carries the highest sensory, motor and cognitive abilities. Individual functionally separated areas are characterlized by specific sets of inputs by thalamus. Understanding how it develops and how it changes is central to our understanding of brain function and its crucial to the development of treatments for neurological diseases. Development of the area map, however, cannot be understood by focusing on the cortical primordium in isolation. Because embryonic tissues interact to pattern one another, other developing brain structures would be expected to influence cortical pattern, such as input from thalamus. We survey selected recent studies of whether thalamic axons and their activity initiate, maintain, or regulate select features of cortical area identity. We summarize findings that there are genes and molecules that are expressed early in ventricular zone（VZ）, the germinal cell layer of the cortical primordium, to determine the cortical area map independent from thalamus. After the set up of cortical areas, axons from thalamus are guided by several molecular cues in cortex, but that patterning in the thalamus itself and cues along the thalamocortical pathway are independent. Taken as a whole, available data suggest that the cerebral cortex and thalamus are first patterned independently and then coordinate and interact to generate the mature cortical area map.