富山大学大学院医学薬学研究部(医学)生化学講座の井ノ口馨教授らは3日、マウスを使い、脳に蓄えられている異なる2つの記憶を持つ細胞集団を人為的に活動させ、新たな記憶を作り出すことに成功したと発表した。JST(科学技術振興機構)戦略的創造研究推進事業の一環。

ヒトの脳内では「犬のように足が4本で動く生き物は動物」、「カラスのように羽があり空を飛ぶ生き物も動物」といった異なる記憶が関連付けられ、「動物とはこういうものだ」という新しい記憶(知識)が形成される。これに関して、光遺伝学を用い、特定の記憶を人為的に想起させたり、その記憶を現在経験中の出来事に連合させて偽の記憶を作り出す研究が成功している。しかし、すでに記憶として蓄えられている独立した複数の記憶を人工的な手法で連合させられるかは不明だった。

井ノ口教授らのグループは今回、場所の経験、そして恐怖体験、というそれぞれ独立した記憶をマウスに覚え込ませた後、脳内にあるそれぞれの記憶痕跡を光遺伝学的手法で人為的に同期活動させることで、これらの独立した記憶を連合させられることを示した。

具体的には以下のような手法を用いた。まず、マウスを条件付け装置である四角い箱に入れ、電気ショックを受けさせ、直ちに取り出した場合、マウスはその装置と恐怖体験を関連付けられない。そこで、いったん装置に入れて、その場所の記憶を形成させておくと、電気ショック体験によって、装置と恐怖を連合して記憶し、四角い箱で高い恐怖反応を示すようになる。しかし、丸い箱を覚えさせたあとに、四角い箱でショックを与えた場合は、2つの体験間に連合が起きないため、マウスは後に丸い箱に入れられても低い恐怖反応しか示さない。

そこで、この体験の1日後に、マウスがくつろいでいる時に、海馬と扁桃体に刺入した光ファイバーを通じて20Hzのレーザー光を2分間照射し、丸い箱と恐怖体験の神経細胞集団を同期させたところ、翌日このマウスを丸い箱に入れると、強い恐怖反応を示した。

この結果から神経細胞集団が同時に活動しオーバーラップすることが記憶の連合のメカニズムであり、異なるそれぞれの神経細胞集団を同期活動させることで、独立した2つの記憶を人為的に連合させられることが明らかになった。

今後は、この成果を人の高次脳機能の解明に繋げていく。