一つの記憶は脳内に複数のコピーとして保存される

ま記憶は、数え切れないほどの慣用句を通して私たちの言語に織り込まれています。記憶を消したり、呼び起こしたり、心に刻み込んだりすることができます。思い出の道を歩いたり、考えの流れを忘れたり、心の中の絵で瞬間を捉えたり、単に何かを忘れたりするかもしれません。私たちの中には、ふるいのような記憶力を持つ人もいれば、象のように記憶力が良い人や、鉄の罠のような心を持っている人などがいると言われています。

記憶を説明する言葉は数多くありますが、その多くは矛盾しています。それは、何をどのように記憶するかが、私たちのアイデンティティと自己意識の中心だからです。記憶は私たちを過去と結びつけ、私たちがどのように前進するかに影響します。しかし、私たちの記憶の経験は、決して一貫しているわけではありません。鮮明で鮮明に感じられることもあれば、曖昧で信頼できないこともあります。

バーゼル大学の神経生物学者フラビオ・ドナート率いる研究チームは、マウスの脳内に複雑な並列記憶保存システムを発見した。これは、記憶が時間の経過とともに安定し、適応性を維持する仕組みを説明するのに役立つ可能性がある。 科学は、記憶が複数の痕跡、つまりニューロン活動のパターンとして残され、それぞれが異なるニューロン集団上に存在し、それぞれが独自の軌跡と目的を持っていることを示唆している。

これらの異なるニューロン群は、脳の発達の異なる段階で形成され、海馬に存在しています。海馬は、記憶処理に重要な役割を果たす、側頭葉の奥深くに埋め込まれたタツノオトシゴの形をした構造です。1 つのセットは胚発生の初期に出現し、長期記憶の安定性を担っています。研究者らはこれらのニューロンを「早期誕生」ニューロンと呼び、より長い遅延での記憶の想起に必要です。胚発生の後期に出現するニューロンを「後期誕生」と呼び、主に出来事の直後の短い時間枠で記憶を想起するために使用されます。胚発生の中間段階で出現する 3 番目のセットは、最近の時点と遠い時点の両方で記憶を想起するのに使用され、記憶に一種の連続性をもたらすのに役立つ可能性があります。これらのニューロン集団が多数のうちの 3 つにすぎないのか、またはある種の勾配で存在しているのかはまだ明らかではありません。

「私はいつも記憶に魅了されてきました」とドナートは言う。「この種の知識によって、私たちは未来に対する期待を築き、行動を定義することができるのです。」ドナートは、17世紀のイギリスの哲学者で医師のジョン・ロックの著作を読み、記憶が私たちの本質を形成するという感覚を得てから、記憶研究に夢中になったと言う。

単一の記憶は複数の痕跡として残され、それぞれが異なるニューロン集団上に残ります。

研究で、ドナート氏らは、記憶しているときにどのコピーにアクセスするかによって、その記憶がどれだけ簡単に修正されたり、新しい関連付けを形成するために使用されたりできるかが部分的に決まることを発見した。出来事が起こった直後に思い出すのは、一般的に、発達の後期に出現するニューロンを利用する。これらのニューロンには、より柔軟な記憶の痕跡が保存されている。つまり、思い出すにつれて、関連する出来事や考え、その他の新しい情報との関連付けをその記憶の痕跡に重ねることができるのだ。たとえば、ある部屋についての最初の記憶を、その部屋での最近の経験、たとえば悪臭や痛みを伴う事故と関連付けることを学ぶかもしれない。異なるニューロン集団によって、記憶の基本的な側面を長期にわたって保存できると同時に、世界について学んだ新しい情報や関連情報を適応させて取り入れることも可能になる。

「一方で、記憶は私たちが非常に結晶化されていると信じているものであり、心の中で写真を撮るという考えを指しています」とドナートは説明します。「しかし実際には、研究によって、記憶は写真というよりも、時間とともに変化する絵画のようなものだということがわかっています。見るたびに少しずつ違っているのです。」

研究者らは、マウスの恐怖記憶をモデルとして、ニューロンにタグを付け、記憶形成におけるニューロンの活性化を観察した。研究者らは、早期に生まれたニューロンと遅く生まれたニューロンが反対のダイナミクスを持つことを発見した。遅く生まれたニューロンは最近の記憶が思い出されたときに非常に活性化したが、その活動はすぐに薄れたのに対し、早期に生まれたニューロンの活動は時間の経過とともに増加した。著者らは、主にカルシウムトランジェント、つまりニューロンの発火を示す細胞内カルシウム濃度の短時間の増加を追跡することによって、ニューロンの活動レベルを測定した。異なるニューロン集団の活動を追跡したところ、早期に生まれたニューロンは行動が比較的硬直しており、外部のイベントに反応して大きく変化しない安定した一貫した活動パターンを示していることが明らかになった。遅く生まれたニューロンはより可塑性があり、マウスが特定の記憶に関連する何か新しいことを学習すると、ニューロンの活動パターンと互いの接続が変動した。

研究者らはマウスを使った一連の行動実験も行い、実験室で管理された環境とやや不快な刺激との関連を作り、マウスがその後の環境への反応を通じて不快な経験をどれだけよく覚えているかをテストした。研究者らは、後から生まれたニューロンを人工的に刺激すると、記憶の可塑性の期間を延長することができ、新しい経験によって記憶を更新または変更することができた。逆に、経験の直後にこれらの後から生まれたニューロンの活動を抑制すると、記憶の柔軟性が低下し、変化に対する抵抗力が増した。

「このことから、可塑性ニューロンのこのサブポピュレーションの活性化が記憶の可塑性と相関しているだけでなく、このニューロンを記憶の痕跡に強制的に組み込むことができれば、この可塑性を拡大できるという結論に至りました」とドナート氏は言う。また、出来事の直後に後から生まれたニューロンを活性化することが、記憶の長期的な永続性に必要であることも判明した。

今後の研究は、例えば、記憶が固定され、広範に広がってしまった場合に、記憶の可塑性を回復させることでトラウマやPTSDを治療するなど、治療への応用につながる可能性がある。科学者は、記憶が可塑性すぎる場合に、それをより堅固で固定的なものにしようと試みるかもしれない、とドナート氏は言う。

この発見は、私たちの記憶が古いものと新しいものをどのようにバランスさせているか、また私たち自身の物語が神経生物学にどのように織り込まれているかを説明するのに役立ちます。

リード画像: N Universe / Shutterstock

• ディーナ・ムーサ

  投稿日 2024年9月6日

  ディーナ・ムーサは、 クリスチャン・サイエンス・モニター、ビジネス・インサイダー、 そして 観察者。