贮蔵された记忆を可视化?消去する新しい技术を开発 记忆のメカニズム解明に前进
シナプス光遗伝学による记忆の消去実験
A) 大脳の主たる細胞である錐体細胞の树状突起にはスパインと呼ばれる棘が多数生えており、ここにグルタミン酸作動性の興奮性シナプスが形成される。スパインは学習に伴い増大?新生することが知られている。B)増大?新生したスパインだけ標識されるように工夫した记忆プローブ。このプローブには、青色光を照射するとスパインが収縮?消失するような工夫を施している。C)増大あるいは新生したスパイン（赤矢頭）は记忆プローブで標識され、青色光で収縮?消去（青矢頭）された。D) 運動学習によって高まった運動成績（学習スコア）は、记忆プローブを導入したマウスに青色光を照射すると、低下した。
© 2015 河西 春郎
东京大学大学院医学系研究科附属疾患生命工学センター构造生理学部门の河西春郎教授らの研究グループは、学习や记忆を担う大脳のシナプスを蛍光で标识し、この标识を目印に青色光を照射すると学习や记忆により増大あるいは新しく作られたたシナプスをマウスにおいて消失することのできる光遗伝学プローブを开発した。本手法は、学习?记忆の细胞基盘やその正常な机能の破绽の结果生じる、认知症や心的外伤后ストレス障害のメカニズムに大きく贡献する可能性を秘めます。
大脳皮质の数百亿もの神経细胞は神経细胞同士の接点であるシナプスを介して情报をやり取りしてます。特に、グルタミン酸作动性シナプスの多くは树状突起スパインという小突起构造上に形成されます（図础）。スパインは记忆?学习に応じて新生?増大し、それに伴いシナプスの伝达効率が変化するため、脳の记忆素子と考えられてきました。しかし、记忆を获得する际に、実际に使われている多数のスパインの分布を同定し、操作できる技术が存在しなかったため、スパインが本当に记忆に関与しているか否かを検証する方法はありませんでした。
今回、研究グループは、学习や记忆の获得に伴いスパインが新生?増大することに注目しました。そして、学习や记忆の获得に伴って新生?増大するスパインのみを标识し、かつ、青色光を照射すると标识されたスパインが消失、あるいは缩小するプローブ（记忆プローブ、図叠、颁）を开発しました。この记忆プローブを导入したマウスに运动学习を促して运动记忆を获得させるとスパインが新生?増大しました。その后、大脳皮质へ青色レーザーを照射し、新生?増大したスパインのみを消去すると、マウスの运动成绩が学习前に比べて大幅に低下し、先に获得された运动记忆が消えたことが示唆されました（図顿）。この结果は、スパインの新生?増大が学习や记忆の获得に必须であることを意味します。
「スパインが真に记忆素子として使われている様子を可视化し、また操作する新しい技术を世界に先駆けて确立しました」と河西教授は话します。「记忆に関わる神経细胞やスパインを数えたところ、大脳皮质の10-20%程度の细胞で、多数のスパインが増强していることがわかりました。これは、特定の记忆は特异的な回路で担われていることを意味します」と続けます。今后、研究グループが开発したような光遗伝学の技术により、脳机能やその疾患の解明が进むことが期待されます。
本研究は、2015年9月17日に国際科学誌Natureに掲載され (Nature 525:333)、News & Views (Nature 525:324)で绍介されました。
论文情报
, "Labelling and optical erasure of synaptic memory traces in the motor cortex", Nature 525, 333-338: 2015/09/09 (Japan time), doi:10.1038/nature15257.
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