Perinatal environmental enrichment affects murine neonates' brain structure before their active engagement with environment

あらゆる生き物は、その初期の日の刻印を背負っています。生まれたばかりの生物が遭遇する世界は、歩いたり話したりできるようになる前から、その身体と精神の発展に痕跡を残します。科学者たちは、複雑で刺激的な世界が脳を再形成し、より有能で回復力のあるものに変え得ることを古くから知っていました。成体の動物において、研究者たちはこれを明確に確認しています。齧歯類を玩具やトンネル、仲間となる個体が存在するケージに入れた際、彼らの脳は物理的に変化し、特に記憶を司る領域において新しい接続や構造を形成します。しかし、一つの重要な疑問が未解決のまま残されていました。それは、動物がまだ赤ちゃんであり、同様のことが起こるのかという点です。環境は、まだ世界を探索するにはあまりに幼い新生児の脳を形作るのでしょうか。それとも、その効果は世界と相互作用できるほど十分に成長した個体にのみ限定されるのでしょうか。

研究チームは、周産期、すなわち出産直前および直後の時期のマウスを観察することで、この問いに答えるべく調査を開始しました。彼らは、母親が生活していた環境が、子が外界と直接接触する前に、その脳の構造を変化させ得るかどうかを調べたいと考えました。そのために、一部のマウスの母親を標準的で静かなケージで飼育し、他の母親には新しい物体や社会的な複雑さに満ちた豊かな環境（エンリッチド・エンバイロメント）で飼育しました。研究者たちは、仔マウスが目も見えず、耳も聞こえず、完全に母親に依存している状態である生後7日目まで待ちました。この段階では、赤ちゃんは登ったり、遊んだり、問題を解決したりすることはできず、ただ巣の中に存在しているだけです。研究者たちは、高解像度磁気共鳴画像法（MRI）を用いました。これは、脳を切り開くことなく内部を見ることができる強力なスキャン技術です。これを用いて、これら生後7日の脳の物理的構造を測定しました。

スキャンした結果、新生児の脳は、母親が生活していた環境に応じて実際に異なっていることが明らかになりました。しかし、その変化は、成体のマウスを用いた研究から予想されるものとは異なっていました。成体の齧歯類では、最も劇的な変化は通常、学習や記憶に関連する領域である海馬に現れます。しかし、これらの新生児においては、海馬にはほとんど差が見られませんでした。代わりに、最も顕著な構造的変化は、基礎的な生命機能を制御する後脳、運動や習慣形成に関与する背側線条体、そして脳の深部にある小さな構造である内側ハベヌラといった、他の脳の部位に現れました。このことは、発達段階にある脳は、成体における場合とは異なる方法で環境の複雑さに反応することを示唆しています。

新生児のマウスは、豊かな玩具や複雑な社会的環境と相互作用するにはあまりに若いため、研究者たちはどのようにして環境が赤ちゃんの脳に到達し得るのかという問いを立てました。彼らは、母親がその架け橋になっているという仮説を立てました。彼らは、豊かな環境にいる母親が、標準的なケージにいる母親とは異なる行動を取り、仔マウスに対して異なる様式のケアを提供していることを観察しました。データは明確な関連性を示しました。母親のケアの具体的な様式は、赤ちゃんの脳に見られた構造的変化と直接相関していたのです。さらに、豊かな環境による効果と母親のケアによる効果は類似しており、これは母親の行動が、複雑な世界から得られる恩恵を子へと受け継ぐ役割を少なくとも部分的に担っていることを示唆しています。この研究は、発達中のマウスの脳は環境によって形作られるが、新生児の場合、それは自らの探索を通じてではなく、母親から受けるケアの変化を通じて行われるのだと結論付けています。