名古屋大学研究生院医学系研究科分子细胞学领域的青山友纪（研究生）、加藤大辅讲师、和气弘明教授等人组成的研究团队，着眼于隔离脑内神经元输出通道——轴突周围而形成的髓鞘，发现随着运动学习引起的神经元活动变化会导致髓鞘的构成成分脂质的组成发生变化，并揭示了该变化对运动学习的必要性及其详细机制。相关研究成果发表于7月20日的《GLIA》电子版上。
图: 大脑脂质合成能促进运动学习
通过小鼠拉杆运动学习课题证实大脑白质脂质合成对于运动学习至关重要。（供图：名古屋大学）
研究团队考察了髓鞘（由神经元轴突周围的一种胶质细胞，即少突胶质细胞形成的层状结构物。具有加快轴突发出的信号即动作电位传递的作用）的主要成分脂质组成的变化是否与运动学习具有相关性。
首先，研究人员使用可以观察活体小鼠大脑的双光子显微镜，结合小鼠的运动学习任务和初级运动皮层（M1）中的神经活动的双光子钙成像法，观察并量化了与学习相关的神经活动。
接下来，通过可以在脑组织切片上保持其空间位置信息的情况下检查脂质组成的成像质谱显微镜（一种能够在脑组织切片上保持其位置信息的同时对活体分子进行分析的显微镜），分析并量化了位于M1下方的白质中存在的主要脂质组成。
结果显示，鞘磷脂（SM）的表达量在运动学习的前期至中期升高，而半乳糖酰基鞘氨醇（GalCer）的数量则在运动学习的中期至后期升高。此外研究人员还发现与学习成绩和学习相关的神经活动的变化越密切的小鼠，这两种脂质组成的数量变化越大。
此外为了验证运动学习与髓鞘的脂质组成变化之间的因果关系，研究团队使少突胶质细胞中特异性抑制负责合成在运动学习中发生变化的脂质组成之一GalCer的酶——半乳糖基转移酶（CGT）的表达量，同时进行运动学习。结果显示，运动学习受到了影响。
通过这些研究，研究人员明确了形成髓鞘的脂质组成会根据神经活动发生动态变化，以及这种机制在一定程度上能提高运动学习的效率。
本次研究着眼于运动学习过程中构成髓鞘的脂质成分，揭示了详细的脂质组成变化，同时也展示了其对运动学习的贡献。通过控制髓鞘中特定脂质的合成有望为面向白质功能受损所引起的疾病的新治疗方案提供帮助。
该成果有望对如阿尔兹海默症型痴呆症和多发性硬化症等病情随髓鞘的变化而发生变化的疾病的新治疗方案带来积极的影响。
和气弘明教授表示：“本研究使用双光子显微镜对神经活动进行了可视化，随后通过成像质谱显微镜对所有的小鼠样本进行了分析，是全球首次将两者结合的研究。尽管数据量巨大，经历了很多困难，最终顺利完成。希望本次研究对大家的研究有所帮助。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：GLIA
论文：Regulation of lipid synthesis in myelin modulates neural activity and is required for motor learning
DOI：10.1002/glia.24441
