動物はどのように暗闇を乗り越えるのか

T人間の身体は、私たちがどこへ行くのかを目で知るよりも先に知っており、ランドマークやその他の視覚的な手がかりではなく、一種の内部 GPS に依存して世界地図を構築しているのかもしれません。経路統合として知られるこのプロセスにより、脳は各ステップや方向転換を追跡し、たとえ暗闇の中でも時間的および空間的な位置を更新できます。

場所細胞として知られる海馬の特定のニューロンは、脳のこのプロセスの中心です。それらは、動物が周囲を見ることができるかどうかに関係なく、特定の場所で活性化し、どの場所が特別に考慮されるかを決定するために内部の合図に依存します。ニューロンは連携して、移動中の時間の経過と距離を追跡するパターンで発火します。

マックス プランク フロリダ神経科学研究所の科学者チームは最近、これらの内部マップがどのように機能するかについて新たな詳細を明らかにしました。脳は単一の内部時計を使用するのではなく、海馬にある 2 つの相互作用する興奮性ニューロンと抑制性ニューロンのセットを使用しています。研究者らは研究結果を次のように発表した。 ネイチャーコミュニケーションズ。

科学者たちは、海馬が動物の移動を助け、一部のニューロンが動物が訪れる特定の場所で活性化することを長い間知っていました。 「しかし、視覚、音、匂いに満ちた環境では、これらのニューロンがそれらの感覚の合図に反応しているのか、それとも動物の位置そのものに反応しているのかを判断するのは困難です」とマックス・プランク・フロリダ神経科学研究所の神経科学者で論文の共著者でもあるインシュエ・ワン氏は声明で説明した。

続きを読む： “家に迷った女」

ノイズを遮断するために、研究者らは海馬回路を非常に正確に記録し操作できるマウスを使って研究した。彼らはまず、報酬に到達するために仮想の直線トラックに沿って固定距離を走るようにマウスを訓練した。このトラックには明らかなランドマークや視覚的な手がかりがなかったため、マウスは距離と時間の内部推定に頼らざるを得ませんでした。マウスがコースを走る間、研究者らは数百のニューロンの活動を記録した。次に、光を使って特定の抑制回路を混乱させ、その混乱が動物の時間と距離の感覚をどのように形成するかをテストした。

彼らが録音を収集すると、2 つの異なるパターンが明らかになりました。 PyrUp と呼ばれる 1 セットの興奮性ニューロンは、運動の開始時に一斉に活性化され、その後、それぞれ独自のペースで徐々に活性化されていきます。総合すると、この時間差のある活動は脳に何か測定対象を与え、動物が移動した距離を脳に知らせるようです。 PyrDown 興奮性ニューロンとして知られる別のセットは、逆のパターンを示し、運動の開始時に静まり、その後徐々に上昇していきました。このアクティビティは、新しい旅の始まりを示すのに役立ち、脳がある旅行と次の旅行を混同するのを防ぎました。

そこから、研究チームは光を使って脳内の2種類の抑制性ニューロン、つまり脳の内部タイミング信号の安定化を助けるSSTニューロンと、一種のリセットボタンとして機能するPVニューロンを沈黙させた。これらのニューロンを沈黙させると、マウスは走行速度を変えることなく距離や時間を誤って判断した。この発見は、PyrUp ニューロンと PyrDown ニューロンが動きそのものではなく、時間と空間の内部測定をエンコードしているという考えを強化しました。追加の対照実験により、その効果は運動の問題、視覚障害、または報酬への期待の変化によるものではないことが確認されました。

同様のパターンが人間にも見つかれば、アルツハイマー病や他のタイプの認知症の人が、慣れ親しんだ場所でも見当識障害を起こすことが多い理由の説明に役立つ可能性があり、失われた自分の居場所の感覚を回復するための新たな治療目標を示す可能性がある。

楽しんでいます オウムガイ?無料で購読してください ニュースレター。

リード画像: Rudmer Zwerver / Shutterstock

• クリステン・フレンチ

  投稿日 2025 年 12 月 17 日

  クリステン・フレンチは次の副編集者です。 オウムガイ。彼女は 2013 年から科学ジャーナリズムに携わっており、次のような出版物で特集記事やニュースを取材、執筆しています。 有線、バックチャネル、ザ・バージ、 そして ニューヨークマガジン。彼女はコロンビア大学で科学ジャーナリズムの修士号を取得しています。