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 井ノ口馨著「記憶をコントロールする」を読みました。分子・細胞レベルの記憶研究の最前線を解説したもので、新しい知見が得られます。

 脳における記憶の貯えられ方としては、ヘッブが提唱したセルアセンブリ仮説がある。これは、ニューロンは通常静止状態にあるが、情報が入ってくるとあるニューロンのセットが活動し、別の情報には別のニューロンのセットが活動するという説で、異なる記憶は異なるニューロンのセットという形で符号化されているというもの。符号化は各シナプス結合の伝達効率の変化による。「想起」はある特定セットのニューロン群が再び活動することで生じ、「忘却」は強化されたシナプス結合が元に戻り、ニューロンのセットが消滅することで生じる。

 セルアセンブリ仮説は、実験技術の飛躍的な進歩によって2012年に実証された。マウスによる音恐怖条件付け実験で、音と電気ショックを組み合わせた恐怖記憶を形成し、一定期間経過後、音だけを与えて学習により恐怖記憶を獲得したことを確認後、学習時に活動したニューロンのセットだけを遺伝子技術を使って死滅させます。長期記憶が獲得される際、脳内で発現が誘導される遺伝子c-fosのプロプロモーター領域の下にジフテリア毒素の受容体遺伝子をくっつけておくと、学習時に活動したニューロンでのみジフテリア毒素の受容体が発現する。そこに外からジフテリア毒素を加えると、受容体を発現しているニューロンだけが死ぬ。その結果、学習した記憶だけを思い出すことができなかった。これで、学習時に活動したニューロンのセットが、記憶の保持あるいは想起に不可欠であることが明らかになった。しかしこれだけでは不十分で、学習時に活動したニューロンのセットだけを再び人工的に活動させたときに、その記憶が想起されることを実証する必要がある。

 光遺伝学は、緑藻類が持っているチャネルドロプシンという分子を、特定のニューロンに発現させることによって、人工的に特定のニューロンの活動を調節する技術。緑藻類の場合、光が当たると細胞膜にあるチャネルドロプシンが開いて、カチオン(NaイオンやKイオンなどプラスイオン)を透過させる。チャネルドロプシンをニューロンに発現させておけば、外から光を当てることによって、ニューロンの活動を人工的に制御できる。いわば脳の活動を自由に操ることができる技術である。
マウスによる文脈性の恐怖条件付け実験で、新しい箱で環境が変わったという文脈性の変化と電気ショックを連合して記憶し学習させ、一定期間後に再び箱に入れてすくみ反応の有無で記憶想起が生じているかどうかを判定する。事前にc-fos遺伝子というプロモーターを使って、学習したときに活動したニューロンにだけ特異的にチャネルロドプシンを発現させるようにしておく。マウスを箱に入れ、電気ショックを与える。1日以上経った後同じ箱に入れるとすくみ反応を示すが、違う箱に入れると安全だと思ってすくみ反応を示さない。そこで海馬あたりにグラスファイバーを差し込んでレーザー光を当てると、途端にすくみ反応を示したが、光を消すと動き回った。つまり、学習時に活動したニューロンのみを後で人工的に活性化させることで、学習した記憶を想起させることができたということで、セルアセンブリ仮説が実証された。

 脳の神経新生は記憶の獲得だけでなく、海馬から記憶を積極的に消去し、大脳皮質へ移す役割を果たしている。トラウマ体験時に神経新生を促進させる(例えばDHA,EPAの服用)ことにより、体験と関係のない記憶と連合しやすい海馬の記憶を早く大脳皮質に移して独立の記憶として貯蔵することによって、PTSD(心的外傷後ストレス障害)の症状を緩和することができる。また、加齢による記憶力低下が、古い記憶の残留によって海馬の容量が飽和しているためだとすれば、神経新生を促進することで記憶力の低下を抑えることができるかも知れない。

 記憶の分類として、短期記憶と長期記憶がある。記憶する時に、脳内のニューロンで遺伝子発現や蛋白質合成を必要とする記憶を長期記憶、必要としない記憶を短期記憶と呼ぶ。最初に見つかった長期記憶に必要な遺伝子は転写因子CREBで、他の遺伝子の発現を誘導する役割を果たしている。記憶後10分から1時間後に発現される最初期遺伝子と、2~3時間から10時間後に発現する後期遺伝子がある。長期記憶では、短期記憶と同様にシナプスの伝達効率を変化させるが、それだけではなく、形態可塑性と言うシナプスそのものを太く大きくして、構造的な変化を起こす働きもある。

 複数の記憶に対応する複数のニューロンセットで、オーバーラップによる記憶の混同が起きないのは、シナプス特異性によって説明できる。つまり、ある記憶に対して、セット中の各ニューロンは限られた特異的なシナプスでだけ伝達効率を上げる長期増強を起こす。短期記憶はこれで説明できる。長期記憶の場合、細胞体で作られた可塑性関連蛋白質PRPが、数万個あるシナプスの内特定のシナプスにだけ運ばれて機能するメカニズムを解明する必要がある。シナプスからシグナルが来ると、細胞体はPRPを大量に合成してニューロン内のすべてのシナプスに送る。しかし、シグナルを出したシナプスにはタグが付いていて、到達したPRPは機能するが、タグのない他のシナプスに到達したPRPは機能しないというのが、シナプスタグ仮説である。これを実証するため、PRPのひとつであるVesl-1SにGFP(緑色蛍光タンパク質)を融合させ、その移動先を顕微鏡で観察した結果、ニューロン内のすべての樹状突起に運ばれていることが分かった。しかし、運ばれてきた蛋白質は、後部シナプス先端にあるスパインと呼ばれる突起の入り口にあるゲートが開かないと中に入らない。ゲートはシナプスに入力を与えたときに開く。これでシナプスタグ仮説が実証された。

 獲得された記憶は、保持されている状態で記憶を思い出すと不安定化のサイクルに入り、再固定化されるというプロセスを経る。これは記憶の強化および古い記憶と新しい情報との連合で記憶がアップデートされるのに役立つからではないかと思われるが、実証されていない。

 記憶研究も急速に進歩していることが実感されました。将来、本当に記憶をコントロールできる日が来るかも知れません。権力者が不都合な現実を住民の記憶から消去して、都合の良い偽の記憶を植え付けるという悪夢のような世界がこないように、今からでも、一人一人が権力者の出してくる政策をチェックし、自分の頭でその適否を判断していかなければなりません。

















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