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心は物質の変化に基づいている

記憶が特定の脳神経細胞のネットワークに存在することを証明
―自然科学で心を研究、心は物質の変化に基づいている―


研究手法と成果

研究グループは、マウスが新しい環境について学習しているときだけ活性化した海馬の中の脳神経細胞群を特定しました。さらに、、どの遺伝子が活性化したかを同定し、この遺伝子と、光遺伝学で使われる光活性化タンパク質「チャネルロドプシン2 (channelrhodopsin-2、ChR2)」の遺伝子を結合しました。次に、海馬体歯状回(dentate gyrus of the Hippocampus)の脳神経細胞にこの結合した遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを作製し、その細胞を小型の光ファイバーを通して光で刺激できるようにしました。

このトランスジェニックマウスをある環境におき、探索的な動きを数分間続けさせた後、足に軽いショックを与えました。マウスは、この環境はショックが来るぞということを学習します。この学習のために活性化した細胞は、ChR2で標識化されます。これは、特定の経験に対応した特定のエングラムに関わる神経細胞の物理的なネットワークを標識化することになります。その後、別の環境にマウスを移し、標識化した細胞に光パルスを与えると、「もとの環境とショック」の記憶に関係する神経細胞はオンの状態となり、マウスはたちまちこの記憶の最も顕著な兆候であるすくみ(不動でうずくまった姿勢)を示しました

光で誘発されたすくみは、マウスがこの環境でショックを受けたという記憶が実際によみがえったことを示すもので、人為的に呼び起こされたものです。博士研究員シュ・リュウは「私たちの実験結果は、記憶がまさに特定の脳神経細胞に存在することを示しています」と語ります。また、ペンフィールド博士の観察以来科学者が疑問に思っている記憶の呼び出しについて、「光のような物理的手段で特定の細胞を単に再活性化すると、全ての記憶をよみがえらすことができます」と説明しています。

こうして、記憶が実際に特定の脳神経細胞のネットワーク内に存在することを実証し、その小さな部位を物理的に活性化して記憶の全てをよみがえらせることに成功しました。



ここで使われている学習は、古典的恐怖条件付けではなく、「新しい環境」という文脈性恐怖条件付けである。古典的恐怖条件付けは海馬には依存しないが、文脈性恐怖条件付け海馬に依存する。

光遺伝学オプトジェネティクス)については『「人工記憶」とオプトジェネティクス』を参照されたい。

この実験は、学習時に活性化した細胞を、学習時とは別の環境で光刺激することにより、記憶が想起されたことを示している。しかし記憶の獲得と想起で、本当に同じ細胞が関わっているのであろうか。いまひとつわからない。古典的恐怖条件付けのように、文脈性恐怖条件付けの回路も特定して欲しい。

関連記事:
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海馬CA3と記憶の想起
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tag : 記憶 海馬 光遺伝学 オプトジェネティクス 文脈性恐怖条件付け

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宮城県出身。寅年生まれ。おうし座。B型。左利き。赤緑色盲。たそがれのプログラマー。

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