あまりにも当然だと思っておかしいと考えたことがないのかもしれない。記憶はどのように形成されるのか。昨日夕食メニューが思い出さないこともあり、数十年前幼い時代の思い出が依然として絵のように生々しく残っていることもある。各種情報を電気信号を通じてハードディスクや半導体に保存するコンピュータなら、当然だと思うだろうが…。

韓国の研究チームが記憶を形成する原理を初めて究明した。ＫＡＩＳＴ生命科学科のハン・ジンヒ教授研究チームが数え切れないほど多いニューロンとこの間のシナプス連結で構成された複雑な神経ネットワークから記憶をエンコーディングするニューロンが選択される根本原理を究明したと１３日、明らかにした。ＫＡＩＳＴ生命科学科のチョン・イレ博士（博士後研究員）が第１著者として参加した今回の研究は「ネイチャー コミュニケーションズ」に６月２４日付で掲載された。

過去の経験は記憶という形で脳に保存され、後ほど呼び起こすことになる。このような記憶は脳全体にかけてきわめて少ない数のニューロンにエンコーディングされて保存されると知られている。だが、このニューロンがあらかじめ決まっているのか、それともある原理によって選択されるのか定かでない。この質問を解決するのは神経科学の未解決難題の一つである記憶が脳でどのように形成されるかを究明することであり、学問的に大変重要であるだけでなく、認知症を治療できる端緒を提供するため、莫大な社会、経済的波及効果がある。


半世紀よりも前に、カナダの神経心理学者ドナルド・ヘッブ氏は彼の有名な著書『組織行動マネージメント（Ｔｈｅ　Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｅｈａｖｉｏｒ）』（１９４９）で２つのニューロンが時間上に同時に活性化すれば、この２つのニューロンの間のシナプス連結が強化されるという「シナプス可塑性（ｓｙｎａｐｔｉｃ　ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ）」というアイディアを提示し、その後の実験を通じて学習によって特定シナプスで実際に長期増強（ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ　ｐｏｔｅｎｔｉａｔｉｏｎ）が起きるということが証明された。この発見以降、長期増強が記憶の核心メカニズムとされてきた。だが、この長期増強が記憶をエンコーディングするニューロンをどのように決めるのかは今まで究明されたことがなかった。

今回の研究では、これを究明するために実験ネズミの脳扁桃体部位で自然的な学習条件で長期増強が発生しないシナプスを光遺伝学技術を利用して特定パターンで刺激することで人為的にそのシナプス連結を強くさせたり、あるいは弱く操作したりして、この時記憶をエンコーディングするニューロンが変わるのかを研究チームは調べた。

まず、ハツカネズミが恐ろしい経験をする前に、このシナプスをあらかじめ刺激して長期増強を起こした時、本来は記憶と関係のないこのシナプスに記憶がエンコーディングされて長期増強が起きたニューロンが周りの他のニューロンに比べて非常に高い確率で選択的に記憶エンコーディングに参加することを発見した。だが、学習した直後にこのシナプスを再び光遺伝学技術で人為的に刺激してこのシナプス連結を弱くした時、これ以上このシナプスとニューロンに記憶がエンコーディングされないという結果を得た。

反対に、正常にハツカネズミが恐ろしい経験をした直後に、長期増強の刺激を通じてこのシナプス連結を人為的に強くした時、驚くべきことに長期増強を操作したこのシナプスに恐怖記憶がエンコーディングされて他のニューロンに比べて長期増強を発生させたこのニューロンに選択的にエンコーディングされることを確認した。このような結果はシナプスの強度を人為的に操作した時、記憶自体は変わらないが、その記憶をエンコーディングするニューロンが変更されることを証明したのだ。

ハン・ジンヒ教授は「長期増強によってニューロンの間で新しい連結パターンが作られ、これを通じて経験に関連した特異の細胞集合体が脳で新たに作られる」として「このように強くお互いに連結されたニューロンの形成が脳で記憶が形成される原理であることを究明した」と今回の研究結果を説明した。ハン教授は「記憶形成過程に対する増進された理解に基づいて、記憶形成過程に異常が生じた精神疾患である認知症や統合失調症の治療法に対する糸口を提供できるだろう」と説明した。