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4月7日 記憶のエングラム細胞(4月16日号 Cell 掲載論文)

2020年4月7日

記憶が神経細胞分化と言ったのはエリック・カンデルだが、マウスを用いて長期に続く記憶痕跡(エングラム)が代謝非依存性の変化として刻み込まれた神経細胞をエングラム細胞と呼んだのは利根川さんだった(と思う)。こんな離れ業が可能になるのは、生きた動物の中で興奮する細胞を条件を替えてしかも継続的に記録できるようになったおかげだが、様々なタイプの神経の中でエングラム細胞というのがどれに当たるのか、詳しく調べた研究はなかったようだ。実際、私の頭の中ではエングラム細胞というと興奮神経を思い描いていた。

今日紹介するMITからの論文は記憶痕跡が、興奮神経だけでなく様々なタイプの細胞により形成されることを示す研究で4月16日号の Cell に掲載された。タイトルは「Functionally Distinct Neuronal Ensembles within the Memory Engram (記憶痕跡は機能的に異なる神経の協調により維持される)」だ。

エングラムが存在するかどうかは、記憶成立時に興奮した細胞が、記憶の再起時にもう一度興奮する現象から推察できるが、この時神経興奮によって誘導される転写因子の発現をマーカーにして追跡される。このような immediate early gene(IEG) として Fos とか Arc などが使えるが、ほとんどの研究は一つの IEG をエングラム特定に使い、いくつかを組み合わせることはなかったらしい。

この研究のハイライトは Fos と Npas4 の2種類の IMG の発現をモニターできるレポーターを用いて、一つの記憶成立と呼び起こし過程をモニターしてみようと着想したことで、そのためにレポーター自体の活性を薬剤で高めたり落としたりできる凝った実験系を構築して、実験中に痕跡が成立する細胞だけが追跡できるようにしている。

複雑な実験が行われているが、結果は比較的単純で、次のようにまとめることができる。

  • 一つの記憶痕跡が成立する時、Fos, Npas4 など、異なる IEG が誘導される。
  • 少なくとも Fos と Npas4 については、異なる細胞で働いており、記憶痕跡が異なるタイプの神経細胞が協調して成立していることを示唆する。
  • この実験の場合、Fos でラベルされる細胞は興奮神経で、Npas4 でラベルされる細胞は抑制性神経を代表している。すなわち、異なるタイプの神経細胞が、異なるタイプの IEG を使って、異なるプログラムの書き換えを行なっている可能性が高い。
  • また、Fos が誘導される興奮細胞は記憶の一般化(似た状況での記憶の呼び起こし)に、Npas4 が誘導される抑制性神経は記憶の正確な区別に関わる。
  • それぞれの神経は、異なる上流の神経と回路を形成している。

他にもあると思うが、以上が主な結果で、記憶のエングラムも複数の異なる機能を持つ細胞タイプとそれにつながる上流下流の神経サーキットの協調により成立し、それぞれの細胞が異なる IEG を用いてプログラムを書き換えることで、記憶成立時の状況と、新しい状況の類似性や違いを判断して、行動を選んでい、とまとめることができるだろう。

かなり生理学にも強いグループだと思うが、記憶エングラムについての概念をまとめ直すには優れた研究だと思う。


  1. okazaki yoshihisa より:

    記憶の分子アルゴリズムの一端ですね。
    生物は、タンパク質や核酸を素子にして、どのように記憶を形成するのか??
    大変興味を惹かれます。

  2. 大西和夫 より:

    記憶研究のフロンティアを知ることができました。
    とても興味深かったです。
    (友達からHPを紹介されて、先生がこのような活動をされているのを、今日、初めて知りました。最近、少しナオザリにされている、科学のワクワク感が伝わってきます。これからもフォローさせて頂きます。免疫研究者>再生医療ベンチャー)

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