記憶形成、保管、および検索は、私たちが誰であり、世界とどのように相互作用するかを定義する基本的なプロセスです。細胞レベルでは、これらのプロセスは、私たちの経験を物理的にエンコードし、後でそれらを思い出すことができる、エングラム細胞 – 神経集団と呼ばれる特殊なニューロンに依存しています。過去数十年にわたり、科学者はこれらのニューロンのアンサンブルを特定し、記憶割り当てのいくつかの側面を理解することに大きな進歩を遂げてきました。
睡眠はメモリ処理と統合に不可欠であることが広く知られていますが、その根本的なメカニズムと機能の多くは不明です。伝統的な見解は、過去の経験を強化するのに役立つ後方に見えるプロセスとしての睡眠に大きく焦点を合わせてきましたが、同時に新しい学習のために脳を準備するのに役立ちますか？
この質問に取り組むための最近の取り組みの中で、久野博士犬小西教授が率いる日本の研究チームは、記憶処理における睡眠の二重の役割を明らかにしました。彼らの論文 自然コミュニケーション 2025年4月28日に、睡眠期間中に将来の記憶に備えながら、脳が過去の記憶を同時に保持する方法を探ります。この研究は、同じくoyama大学出身の特別に任命されたKhaled Ghandour教授によって共著されました。国立情報通信技術研究所のタツヤ・ハガ博士。ドッキーメディカル大学のノリアキオカワ博士。 OistのTomoki Fukai教授。
研究者は、ライブカルシウムイメージングとエングラム細胞の標識を組み合わせた高度なイメージングシステムを採用し、経験を学習する前、最中、および学習後にマウスのニューロン活動を追跡できるようにしました。このアプローチにより、イベントの前後の睡眠期間を含む、さまざまな認知状態でニューロンの特定の集団がどのように振る舞うかについての前例のない洞察が得られました。
彼らの調査結果は、学習後の睡眠中に2つの並行プロセスが発生することを明らかにしました。第一に、初期学習体験をコードしたエングラムセルは、確立された統合プロセスを自信に満ちた再活性化パターンを示しました。驚くべきことに、彼らはまた、「エングラムになる細胞」と呼ばれるニューロンの個別の集団を特定し、学習後の睡眠中にますます同期するようになりました。これらの細胞は、後に新しい異なる学習体験をコードすることが示されました。 「エングラムになる細胞は、睡眠中に既存のエングラム細胞との併用性の増加を示し、この相互作用が新しいメモリネットワークを形作るのに役立つことを示唆しています、」と教授
この現象の背後にあるメカニズムを理解するために、チームは海馬活性をシミュレートするニューラルネットワークモデルを開発しました。このモデルは、睡眠中にニューロン間の接続強度を調整するメカニズムであるシナプスのうつ病とスケーリングが、エングラムとなる細胞の出現に不可欠であることを示唆しました。これらのプロセスがモデルで無効になった場合、将来の学習のためのニューロンの調製は著しく損なわれました。
また、この研究では、既存のエングラム細胞と彫刻用細胞との間の興味深いダイナミクスが明らかになり、学習後の睡眠中の同時活性の増加が示されました。これは、過去と将来の記憶を表すニューラルネットワーク間の何らかの形の情報転送または調整を示唆しています。
これらの発見は、学習と記憶を理解するために重要な意味を持っています。彼らは、学習セッション間の睡眠の質が、私たちがすでに学んだことをどれだけよく覚えているかだけでなく、新しい情報をどれだけ効果的に学ぶことができるかを決定するかもしれないことを示唆しています。これは、教育、認知強化、および記憶障害の治療へのアプローチに影響を与える可能性があります。
さらに、この研究は、睡眠障害が記憶の統合だけでなく、将来の学習の課題に対する脳の準備にどのように影響するかを探るための新しい道を開きます。 「睡眠や睡眠パターン中の脳の活動を操作することで、脳の潜在的可能性を解き放つことで記憶を強化する方法を明らかにする可能性があると考えています、inokuchi教授は言います。
全体として、この研究は、認知機能と全体的な幸福を維持する上で睡眠の重要な役割を強調しています。 「私たちは、睡眠が休息だけではないことを人々に理解してほしい – 脳が情報をどのように処理するかにおいて重要な役割を果たしている、「チキンコーンクーデス教授」それを念頭に置いて、誰もがより多くの睡眠を大切にし始め、それを全体的な生活の質を向上させる方法として使用することを願っています。「
ソース：
ジャーナルリファレンス：
Ghandour、K。、 et al。 （2025）。睡眠中の再活性化およびシナプス可塑性メカニズムによる過去および将来の記憶の並列処理。 自然コミュニケーション。 doi.org/10.1038/S41467-025-58860-W。
#研究者は記憶形成における睡眠の二重の役割を発見します