顕微鏡では見分けられない線条体の6つの区画。その境目は年齢とともに薄れていた

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脳の奥にある線条体（せんじょうたい）は、顕微鏡でのぞいても、どこからどこまでが一つの区画なのかが見分けにくい。ところが、細胞ひとつひとつの遺伝子の働きと、その細胞があった位置を同時に読み取ってみると、ヒトの線条体は6つの区画にきれいに分かれた。分かれ方は人が違ってもよくそろっていた。そして年齢が上がるにつれて、区画どうしの違いは小さくなっていた。米国の Broad Institute の Evan Z. Macosko さんらのチームの論文で、11月12日に学術誌 Cell に載った。

2,550万個の細胞でつくった大脳基底核の地図

線条体は、大脳基底核（だいのうきていかく）と呼ばれる神経細胞の集まりの中でいちばん大きな部分だ。大脳基底核は脳の深いところにあり、体の動き、学習、気分、何かを決めるときの情報の処理にかかわっている。パーキンソン病やハンチントン病のような神経の病気、統合失調症や双極性障害、依存症とのつながりも指摘されてきた。

今回の論文は、この大脳基底核の細胞の地図をつくる大きな計画の一部として出た。米国立衛生研究所（NIH）が2022年に始めた BRAIN Initiative Cell Atlas Network（BICAN）で、予算は5億ドル、哺乳類の脳の基準になる地図をつくることを目指している。Nature のニュースによれば、9か国の数百人の研究者が加わり、ヒト6人分の2,100万個、マカク3頭の300万個、マーモセット2頭の150万個、合わせて2,550万個の細胞を調べた。結果は Cell、Neuron、Cell Reports など6誌の26本の論文にまとめられ、同じ日に出た。

中心になる論文では、ヒト・マカク・マーモセットの大脳基底核の細胞を種をまたいで突き合わせ、61種類の細胞が、これまでに出ているマウスの地図とも対応することを示した。Nature はこれを、7,600万年にわたって保たれてきた細胞の種類と紹介している。スペインのカディス大学で大脳基底核と神経変性の病気を研究する Ana Muñoz-Manchado さんは、Nature の記事で、この分野が必要としていた巨大な辞書だと話している。

辞書には、どの細胞がどこにあるかという住所の情報も入っている。その住所の情報から、線条体の思いがけない区切りが見えてきた。

見た目では区切れない線条体

大脳の表面を覆う皮質は、顕微鏡で見ると細胞の並び方が層や領域ごとに違い、昔から地図が描かれてきた。線条体はそうはいかない。尾状核（びじょうかく）、被殻（ひかく）、側坐核（そくざかく）といった名前の付いた部分はあるものの、その内側には、はっきりした境目がほとんど見えない。線条体の神経細胞の大部分を占める中型有棘神経細胞（ちゅうがたゆうきょくしんけいさいぼう）は、どこにあっても見た目がよく似ている。

Andrew W. Kraft さん、Evan Z. Macosko さんら28人のチームは、Slide-tags という方法を使った。薄く切った脳の切片の上で、細胞の核ひとつひとつに位置の目印を付けてから、その核で働いている遺伝子を読む。こうすると、どの細胞がどんな遺伝子を働かせていて、切片のどこにあったのかが、まとめて分かる。亡くなった19人から提供された線条体を調べ、110万個の細胞を地図の上に置いた。

遺伝子の働きで細胞を色分けしていくと、線条体は6つの区画に分かれた。区画を決めていたのは、中型有棘神経細胞の性質の違いだった。同じ種類に見える神経細胞が、区画ごとに違う組み合わせの遺伝子を働かせていた。神経細胞のまわりで支える役目をするグリア細胞の一つ、アストロサイトも、隣り合う神経細胞とやりとりする信号を区画ごとにそろえていた。

Macosko さんは Broad Institute の発表で、どの区画の細胞も顕微鏡で見ると同じに見えるのに、働いている遺伝子の違いはとても大きく、しかも人が違っても驚くほど一致している、と話している（Nature の記事より）。論文によると、マウスの線条体にも、これに対応する4つの区画があった。マウスの4つの区画は、脳のさまざまな場所から線条体に入ってくる神経の配線で決まる縄張りと重なっていた。遺伝子の働きで引いた境目が、つながり方の違いとも結びついていることになる。

年齢とともに、区画の違いが薄れていく

チームは次に、131人分の線条体の細胞のデータに、この6つの区画を当てはめた。こちらは位置の情報を持たないデータだが、区画ごとに決まった遺伝子の働きの特徴を手がかりに、それぞれの細胞がどの区画から来たのかを推定できる。こうして年齢の違う人どうしを比べられるようになった。

年齢による変化は、区画によって違っていた。線条体の背中側（背側）の区画は、お腹側（腹側）の区画よりも、年齢とともに遺伝子の働きが大きく変わっていた。そして全体として、区画どうしを分けている遺伝子の働きの違いは、年齢が上がるほど小さくなっていた。年齢の若い人ほどくっきりしていた区画の個性が、歳を重ねた人ではぼやけている。

Nature の記事は、区画どうしが似てくる変化が、ハンチントン病やパーキンソン病で傷みやすい場所でとくに目立ったと伝えている。ハンチントン病では線条体の中型有棘神経細胞が失われ、パーキンソン病では線条体にドーパミンを送る神経細胞が失われる。ただ、区画の個性が薄れることが病気の起こりやすさにつながるのかどうかは、今回の研究では調べられていない。分かったのは、年齢による変化が線条体の中で均一ではなく、場所によって大きさが違うということだ。

人による違いを地図に入れる

Steven C. Burger さん、Steven A. McCarroll さんらは、別の論文で、27歳から90歳を超える178人の線条体と前頭前野から、400万個近い細胞を調べた。脳の細胞の顔ぶれは人によって違い、とくにグリア細胞の割合のばらつきが大きかった（Nature の記事より）。論文のもとになったプレプリントの要旨には、さらに次のことが書かれている。ある場所でアストロサイトなどのグリア細胞が多い人は、調べたほかの場所でも多い傾向があった。グリア細胞の一つであるオリゴデンドロサイト前駆細胞は、30歳から80歳までの間に割合が約4割減っていた。遺伝子の働きのパターンから、その人の年齢を誤差の中央値6.6年で言い当てることもできた。

二つの論文を合わせると、大脳基底核の地図は、1枚の標準図では足りないことになる。人によっても、年齢によっても、細胞の顔ぶれと働き方は変わる。研究に加わったアレン脳科学研究所の Michael Hawrylycz さんは、Nature の記事で、今回の地図を、脳のほかの部分をかなり楽に埋めていけるようになる足場だと話している。病気で傷んだ脳を調べるときにも、どの区画の、どの細胞が、年齢から見込まれる以上に変わっているのかを比べる手がかりになる。

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出典

Kraft, A. W., Lee, M., Gao, H. ほか（28名、責任著者 Macosko, E. Z.）(2026) Mesoscale molecular architecture of the striatum across cell types and adult aging. Cell 189, 7350–7368. https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.10.029（線条体の6つの区画と年齢による変化）
Johansen, N. J., Fu, Y. ほか（102名）(2026) Cross-species multiomic atlas of the primate basal ganglia. Cell 189, 7309–7329. https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.10.012（ヒト・マカク・マーモセットの大脳基底核の細胞と、種をまたいで保たれた61種類）
Burger, S. C., Nemesh, J. ほか（39名）(2026) Common variation of cell abundances and gene expression in the human striatum. Cell 189, 7369–7385. https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.10.026（178人の線条体と前頭前野の、人による違いと年齢による変化）
The BRAIN Initiative Cell Atlas Network (BICAN) (2026) Toward an integrated framework for a human and mammalian brain cell atlas. Cell 189, 7289–7308. https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.10.031
Nature（2026年11月12日）Massive atlas of brain region linked to a host of diseases is the most detailed yet https://www.nature.com/articles/d41586-026-03565-3