記憶はどう生まれ、消えるか：井ノ口馨氏らの画期的研究

Tina Hesman Saey

海馬の神経細胞
Image credit: NIH。サイトトップの画像はマウスの帯状皮質の神経細胞。Wikimedia

学習や記憶に関与する脳の部位、海馬では、既存の脳細胞間に構築された接続が、新たに生まれる神経細胞(ニューロン)によって不安定化することが、日本の研究チームがマウスを使って行なった研究によって明らかになった。

富山大学の神経科学者、井ノ口馨教授[元 三菱化学生命科学研究所]らの研究チームが11月13日付けの『Cell』誌に発表した研究論文は、海馬から記憶を消去されることが、新たな学習を促進している可能性を示唆している。

神経細胞が新たに生まれることを神経新生というが、これが既存の記憶を消去する働きをしている可能性は、これまでも他の研究者が指摘していた。しかし、この仮説を裏付ける証拠を提示したのは今回の研究が初めてだと、カナダのトロントにあるホスピタル・フォー・シック・チルドレン病院の神経科学者、Paul Frankland氏は話す。

記憶はまず海馬で形成され、その後、脳の他の場所での長期保存に移行することが分かっている。記憶は一定期間、海馬と脳の別の場所の両方に存在するが、数ヵ月または数年をかけて、記憶が徐々に海馬から消去されていくことについては、それがどのような仕組みで行なわれるのか、これまで分かっていなかった。[リリースによると、記憶獲得後、ある種の記憶の想起は、最初は海馬の働きを必要とするが、時間経過に伴い徐々にその海馬依存性が減少し、数週間後には海馬の働きを必要とせずに想起できるようになる。しかし、どのような仕組みで、記憶が海馬依存的な状態から海馬非依存的な状態へとなるのかについては、これまで分かっていなかった]

学習と記憶に神経新生が果たしている役割についても、研究者の間で議論がなされている。成人の脳において、新たな神経細胞が生まれることが判明している場所は2つしかなく、その1つが海馬だ。研究者の多くは先行研究の結果をもとに、新たな神経細胞は記憶の回路を安定させる働きをしている、あるいは何らかの形で新たな記憶の形成に関与していると考えてきた。

[新生神経細胞の多くは生き残ることなく，わずか数週間で消えるが、学習という負荷を与えることで，新生神経細胞は既存の神経回路に組み込まれ，ネットワークの一員として生き残る。また、問題に集中し，より難易度が高い問題に取り組むほど，生き残るニューロンの数は多くなるという]

ところが今回の研究は、それとは一見、逆の可能性を示唆している。すなわち、神経細胞の新生によって、海馬に蓄えられている古い記憶どうしの連結が弱まる、もしくは消去される可能性があるというのだ。

井ノ口教授らの研究チームは、X線照射と遺伝子改変によって神経新生を抑制したマウスに、特定のケージ内で弱い電気ショックを与え、ケージと電気ショックとを結び付けて記憶させ、そのケージに入れられると恐怖を覚えるようにした。

神経新生を抑制しない通常のマウスの場合、時間が経つにつれて、恐怖の記憶は海馬からではなく、長期記憶の保存場所から直接取り出されるようになるが、これに対し、神経新生を抑制したマウスでは、時間が経っても恐怖記憶の想起を海馬に依存し続けることが明らかになった。

マウスを遊具の回し車で運動させると神経細胞の新生が促進されるが、これもまた、古い記憶が海馬から消去される速度を高める効果のあることが明らかになった。

しかしだからといって、脳が新しいことを覚えるのに神経新生は必要ないかといえば、そうとは限らないと、井ノ口教授は述べる。

「われわれが今回発見したことは、神経新生が記憶の獲得に果たしている重要な役割を必ずしも否定するものではない。海馬における神経新生は、古い記憶の消去と新たな記憶の獲得、その両方の役割を担っている可能性がある」と井ノ口教授は述べている。

要するに、神経細胞の新生は、海馬が古い記憶で一杯になるのを防ぐことで、新しい記憶の形成を助けている可能性がある、というわけだ。

前出のFrankland氏は、今回の研究について次のように述べている。「神経新生と記憶の分野にとって、今回の研究成果はこれ以上ないほど新規性のあるものだ。他の研究者たちが解明に何年も要するような、全く新しい枠組みを提示したのに等しい」

[リリースによると、海馬の神経新生を適切に制御することができれば、恐怖記憶が保存される脳領域をコントロールできる可能性も示唆しており、心的外傷後ストレス障害(PTSD)などのトラウマ記憶が原因となる精神疾患の新たな予防法や治療法の開発への展開も期待されるという

なお、心理的ストレスを長期間受け続けると、コルチゾールの分泌によって海馬の神経細胞が破壊され、海馬が萎縮する。PTSD・うつ病の患者にはその萎縮が確認されるという]

[日本語版：ガリレオ-高橋朋子]

WIRED NEWS 原文(English)

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