名古屋大學研究生院醫學系研究科分子細胞學領域的青山友紀（研究生）、加藤大輔講師、和氣弘明教授等人組成的研究團隊，着眼於隔離腦内神經元輸出通道——軸突周圍而形成的髓鞘，發現隨着運動學習引起的神經元活動變化會導致髓鞘的構成成分脂質的組成發生變化，並揭示了該變化對運動學習的必要性及其詳細機制。相關研究成果發表於7月20日的《GLIA》電子版上。
圖: 大腦脂質合成能促進運動學習
透過小鼠拉桿運動學習課題證實大腦白質脂質合成對於運動學習至關重要。（供圖：名古屋大學）
研究團隊考察了髓鞘（由神經元軸突周圍的一種膠質細胞，即寡樹突膠細胞形成的層狀結構物。具有加快軸突發出的訊號即動作電位傳遞的作用）的主要成分脂質組成的變化是否與運動學習具有相關。
首先，研究人員使用可以觀察活體小鼠大腦的雙光量子顯微鏡，結合小鼠的運動學習任務和初級運動皮層（M1）中的神經活動的雙光量子鈣成像法，觀察並量化了與學習相關的神經活動。
接下來，透過可以在腦組織剖切上保持其空間位置資訊的情況下檢查脂質組成的成像質譜顯微鏡（一種能夠在腦組織剖切上保持其位置資訊的同時對活體分子進行分析的顯微鏡），分析並量化了位於M1下方的白質中存在的主要脂質組成。
結果顯示，鞘磷脂（SM）的表達量在運動學習的前期至中期升高，而半乳糖醯基神經鞘胺醇（GalCer）的數量則在運動學習的中期至後期升高。此外研究人員還發現與學習成績和學習相關的神經活動的變化越密切的小鼠，這兩種脂質組成的數量變化越大。
此外爲了驗證運動學習與髓鞘的脂質組成變化之間的因果關係，研究團隊使寡樹突膠細胞中獨特性抑制負責合成在運動學習中發生變化的脂質組成之一GalCer的酶——半乳糖基轉移酶（CGT）的表達量，同時進行運動學習。結果顯示，運動學習受到了影響。
透過這些研究，研究人員明確了形成髓鞘的脂質組成會根據神經活動發生動態變化，以及這種機制在一定程度上能提高運動學習的效率。
本次研究着眼於運動學習程序中構成髓鞘的脂質成分，揭示了詳細的脂質組成變化，同時也展示了其對運動學習的貢獻。透過控制髓鞘中特定脂質的合成有望爲面向白質功能受損所引起的疾病的新冶癒方案提供幫助。
該成果有望對如阿爾茲海默症型癡呆症和多發性硬化症等病情隨髓鞘的變化而發生變化的疾病的新冶癒方案帶來積極的影響。
和氣弘明教授表示：「本研究使用雙光量子顯微鏡對神經活動進行了視覺化，隨後透過成像質譜顯微鏡對所有的小鼠樣本進行了分析，是全球首次將兩者結合的研究。儘管資料量巨大，經歷了很多困難，最終順利完成。希望本次研究對大家的研究有所幫助。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：GLIA
論文：Regulation of lipid synthesis in myelin modulates neural activity and is required for motor learning
DOI：10.1002/glia.24441
