神経科学者が精神を変える10種類の薬物による人間の脳のマッピング

脳は人体の中で最も複雑な部分です。頭がスムーズに動くためには、100 種類以上の神経伝達物質が白質と灰白質の複数の領域にメッセージを伝達する必要があります。研究者にとって、これらの化学伝達物質が作る膨大な数の接続を追跡することは困難です。Google は最近、神経接続パターンの最も詳細なマップの 1 つを作成しましたが、このテクノロジーの巨人でさえ、脳の小さな部分しか焦点を当てることができませんでした。

人間の脳を完全に解明するには何十年もかかるかもしれないが、接続性のさまざまな側面を追跡する方法はある。本日Science Advancesに発表された新しい研究では、ケタミンや手術麻酔薬プロポフォールなどの精神を変える薬を使用し、これらの医薬品がどの神経伝達物質系を活性化するかを追跡した。この研究結果は、これらの薬と予期せぬ神経伝達物質との関連性を特定するのに役立つ。また、さまざまな薬によって一般的に変化する脳領域は、さまざまな神経疾患によって同様に影響を受けることが多いことを著者らが発見したため、特定の症状や疾患に対する新しい治療オプションを特定するのにも役立つ可能性がある。

精神に作用する薬物などの薬理学的物質は医療において強力な用途があると、英国アラン・チューリング研究所のネットワーク神経科学の博士研究員であるアンドレア・ルッピ氏は言う。「麻酔薬は手術に非常に有用です。モダフィニルとメチルフェニデートは特定の症状の治療に使用されます」とルッピ氏は言う。「そのため、これらが脳にどのように作用して効果を発揮するかを知ることが重要です。」

しかし、これらのタイプの化学物質は、複数の神経伝達物質受容体を活性化するため、理解するのが難しい場合があります。脳内での化学物質の働きを知ることで、将来の臨床診療での使用方法を改善できます。しかし、臨床効果のみに基づいて薬のメカニズムを予測するだけでは十分ではありません。これらの薬が主な標的以外の神経伝達物質に影響を及ぼす可能性もあります。

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これらの疑問を解決するため、ルッピ氏と共著者らは過去の研究から2セットの神経画像データを分析し、10種類の精神作用薬を服用したときに人間の脳がどのように変化するかを解明した。これらの薬物は、幻覚剤（シロシビン、DMT、LSD、MDMA、アヤワスカ、ケタミン）、麻酔薬（プロポフォール、セボフルラン）、認知機能増強剤（モダフィニル、メチルフェニデート）の3つのカテゴリーに分類された。1,200人のPETスキャンに基づく最初のデータセットは、脳内の19種類の分子、つまりすべての神経伝達物質受容体とトランスポーターを概説するのに役立った。

2 番目のデータセットでは、10 種類の薬物のうちの 1 つに急性曝露した 224 人の fMRI スキャンが使用されました。著者らによると、これは、薬物の影響下にある神経伝達物質の分布の詳細なマップを作成した、これまでで最大の fMRI 研究です。

脳マッピングにより、向精神薬は複数の神経伝達物質系に作用することがわかった。マッピングでは、MDMAとそのよく知られた標的であるセロトニン2A受容体との関連など、予想された関係が示された。しかし、研究チームは、麻酔薬や幻覚剤などの向精神薬の中には、主な分子標的以外の神経伝達物質にも影響を及ぼすものがあることに気づいた。たとえば、最低用量の麻酔薬は、主に脳内のGABA _A受容体と呼ばれる分子を標的とする。しかし、用量が増加するにつれて、薬物が結合する分子が変化し、より多様な神経伝達物質のグループが活性化されることを著者らは発見した。

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「多くの薬には単一または少数の分子標的があると考えるのが一般的です。私たちが目にしている事実は、薬が特定の受容体を通じて効果を発揮する場合でも、多くの神経伝達物質系に下流の影響を及ぼす可能性があることを示唆しています。これは、脳が複雑なシステムであるという考えを裏付けています」とルッピ氏は言う。

研究著者らによると、このマッピングは、精神に作用するこれらの薬物が神経伝達物質の状況にどのような影響を与えるかを調べる新たな機会を提供する。また、神経精神医学的治療のための特定の薬物の検査にも役立つ可能性がある。精神に作用する薬物によって引き起こされる活動の変化は、自閉症、うつ病、統合失調症などの患者の脳に見られる変化に似ていると、著者らは述べている。機能障害のある脳領域の接続を再配線する精神に作用する薬物を投与することは、これらの疾患を抱える人々にとって新たな治療選択肢となる可能性がある。