京大、チンパンジー胎児の脳容積の成長パターンをを解明

世界で初めてチンパンジー胎児の脳成長が明らかに：ヒトの脳の巨大化はすでに胎児期からスタート



　人類の脳の大きさは、ホモ（Ｈｏｍｏ）属の登場以降、急速に拡大しました。とくに大脳は、ほかの霊長類にくらべて、かけ離れて大きく発達してきました。酒井朋子　霊長類研究所研究員、平田聡　同特定准教授、竹下秀子　滋賀県立大学教授らの研究グループは、株式会社林原　類人猿研究センター（岡山県玉野市）との共同で、世界で初めてチンパンジー胎児の脳容積の成長パターンを明らかにしました。その結果、ヒトの脳の成長が妊娠後期まで加速し続けるのに対して、チンパンジーの場合は妊娠中期に成長の加速が鈍ることが分かりました。このことは、胎児期の段階ですでにヒトとチンパンジーの脳容積の成長パターンが異なり、ヒトの脳の巨大化は胎児期からスタートしていることを示します。

　この研究成果は、２０１２年９月２４日（アメリカ東部標準時間）に、Ｃｅｌｌ　Ｐｒｅｓｓの出版誌であるＣｕｒｒｅｎｔ　Ｂｉｏｌｏｇｙの中で報告されました。


＜研究の概要＞
　人間のこころや行動の基盤を理解するうえで、脳の進化の過程をたどることが重要です。ヒトで顕著な脳の巨大化の進化的基盤を探るためには、成人における脳形態の特徴を調べるだけでなく、その発達過程を明らかにすることが必要不可欠です。

　１９５０年ころから、ヒトの脳の巨大化の発達的メカニズムを解明し理解しようという機運のもと、霊長類の死後脳標本や頭蓋骨標本を用いて、ヒトとヒト以外の霊長類を比較する研究がおこなわれてきました。その中で、さまざまな仮説が唱えられています。近年では、生後だけでなく出生前の脳の発達様式もヒトの脳の巨大化に起因するという説が有力です。

　しかしながら、ヒト以外の霊長類の胎児期における脳の発達変化を、母胎内の赤ちゃんで調べた研究はほとんどありません。とくに、ヒトと最も近縁な現生霊長類種であるチンパンジーの胎児期の脳容積の成長に関する情報は、これまでまったく得られていませんでした。このため、現在に至るまで、胎児期におけるヒトの脳の発達様式が、ヒト以外の霊長類とどの程度異なり、どのように脳の巨大化を促進するかについて、具体的に検証することには大きな限界がありました。

　そこで、私たちは、３次元の超音波画像診断法を用いて、株式会社林原　類人猿研究センターのチンパンジー胎児を対象に、妊娠１４週から出生直前までの胎内での脳容積の成長変化を縦断的に調べ、ヒト胎児の場合と比べました（図１、図２）。


　＊図１、２は添付の関連資料を参照


　その結果、チンパンジー胎児の脳容積は、妊娠１６週の時点でヒト胎児の半分の大きさであることがわかりました（図３）。そして、ヒト胎児とチンパンジー胎児には、さらなる大きな違いもありました。ヒト胎児では、脳容積は妊娠３２週ころまで急速な増加が続きますが、チンパンジー胎児では成長パターンが異なることが見出されました（図４）。チンパンジー胎児の脳容積は、妊娠１７週から妊娠２２週ころまではヒト胎児と同じような成長速度を示すものの、妊娠２２週ころにおいて成長速度の増加が頭打ちになりました。妊娠３２週の時点で、脳容積の成長速度はヒト胎児では２６．１ｃｍ３／週なのに対し、チンパンジー胎児ではわずか４．１ｃｍ３／週でした（図４）。チンパンジーの脳容積は、妊娠中期以降、ヒトほどには著しく拡大しないことがわかりました。


　＊図３、４は添付の関連資料を参照


　以上のことから、ヒトの脳の巨大化は胎児期からすでにスタートしていると言えます。胎児期の後期まで脳容積の成長が加速し続けるという発達様式は、ヒトの祖先がチンパンジーとの共通祖先から分かれた後、ヒトにおいて独自に獲得したものであることが示唆されます。つまり、私たち現生人類は、急速な脳の成長速度を在胎期間の終わりまで持続させることで、脳容積の拡大を促進していると考えられます。

　このたびの私たちの研究は、人類進化学に新たな見解を投げかけることになりました。ヒトのヒトらしい発達は、胎児期にすでに始まっています。子どもたちの健やかな育ちの実現のために、出生後だけでなく胎児期にも目を向けることの重要性が生物学的観点からも示されました。


＜論文情報等＞
■書誌情報
　［ＤＯＩ］http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2012.06.062

　Ｓａｋａｉ　Ｔ，Ｈｉｒａｔａ　Ｓ，Ｆｕｗａ　Ｋ，Ｓｕｇａｍａ　Ｋ，Ｋｕｓｕｎｏｋｉ　Ｋ，Ｍａｋｉｓｈｉｍａ　Ｈ，Ｅｇｕｃｈｉ　Ｔ，Ｙａｍａｄａ　Ｓ，Ｏｇｉｈａｒａ　Ｎ，Ｔａｋｅｓｈｉｔａ　Ｈ．Ｆｅｔａｌ　ｂｒａｉｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｃｈｉｍｐａｎｚｅｅｓ　ｖｅｒｓｕｓ　ｈｕｍａｎｓ．Ｃｕｒｒｅｎｔ　ｂｉｏｌｏｇｙ，２２（１８），Ｒ７９１−Ｒ７９２，２０１２／０９／２５．

■研究代表者
　酒井朋子　霊長類研究所研究員、平田聡　同特定准教授、竹下秀子　滋賀県立大学教授の３名
　※平田特定准教授は２０１１年８月まで株式会社林原　類人猿研究センター（岡山県玉野市）に主任研究員として在籍しました。本研究におけるチンパンジー胎児を対象とした実験は、株式会社林原　類人猿研究センターにておこなわれました。


　本研究成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

　１．日本学術振興会科学研究費補助金　基盤研究（Ａ）
　　　研究課題名：「胎児期からの母子コミユニケーシヨン―胎内聴覚経験とクロスモダル知覚の比較発達研究」（課題番号：２０３３０１５４）
　　　研究代表者：竹下秀子（滋賀県立大学人間文化学部　教授）
　２．日本学術振興会科学研究費補助金　若手研究（Ｂ）
　　　研究課題名：「大型類人猿における自己と他者の理解およびその相互連関に関する比較研究」（課題番号：２０６８００１５）
　　　研究代表者：平田聡（当時、株式会社林原　生物化学研究所類人猿研究センター　主任研究員）
　３．日本学術振興会特別研究員奨励費（ＤＣ２）
　　　研究課題名：「ヒトの脳の進化的基盤：胎児期からたどる大脳化の由来」（課題番号：＃２１−３９１６）
　　　研究代表者：酒井朋子（当時、理学研究科　大学院生）
　４．グローバルＣＯＥ（６）
　　　研究領域名：「生物の多様性と進化研究のための拠点形成−ゲノムから生態系まで」
　　　研究代表者：阿形清和（理学研究科　教授）
　５．文部科学省最先端研究基盤事業
　　　研究領域名：「心の先端研究のための連携拠点（ＷＩＳＨ）構築」
　　　研究代表者：松沢哲郎（霊長類研究所　教授）
　６．特別経費プロジェクト
　　　研究領域名：「人間の進化の霊長類的起源に関する国際共同先端研究の戦略的推進：人間の本性と心の健康を探る先端研究」事業


・京都新聞（９月２５日２５面）、産経新聞（９月２５日２６面）、日本経済新聞（９月２５日１６面）、毎日新聞（９月２５日２８面）および読売新聞（９月２５日３１面）に掲載されました。