マウスで脳の特定のシナプス活動の自在な操作、自己制御力を確認

東京大学大学院薬学系研究科薬学専攻の池谷裕二教授らの研究グループは4月2日、マウスの実験において、脳はわずかな時間のトレーニングにより、特定の神経細胞間の接合部位で起きるシナプス活動パターンを自在に活性化・不活性化できることを発見したと発表した。

この研究成果は、米科学誌「The Journal of Neuroscience」オンライン版に米国時間4月1日付で掲載された。

（画像はプレスリリースより）

従来、ニューロン活動の制御は、動物に特定の行動を示すと報酬がもらえるよう学習させることで行われてきたが、この研究手法では、学習中に自由行動が可能であり、ニューロンの活動制御ではなく、単なる行動学習の付随現象観察である可能性が否定できなかった。

そこで同研究グループでは、新たな研究手法として、行動または感覚との関係性の低い海馬の神経活動を観察し、一定の入力が親ニューロンから子ニューロンに送られた場合に、覚醒下のマウスの欲求が満たされたときに活性化する報酬系を電気刺激して両者の関係性を学習させるという方法を採用。行動を伴わない純粋な特定シナプス活動（または発火活動）パターンと報酬との関係性学習による入力強化について調べた。

神経活動の制御には、モチベーションが重要と示唆

その結果、わずか15分のトレーニングで、脳内の特定の神経細胞間のシナプスで起きるシナプス活動パターンを自在に活性化（または不活性化）していることを発見。これは、動物がシナプス単位で神経活動を自己制御できることを意味しているという。

さらにうつ病を示すマウスにおいては、学習に伴う発火活動パターンを制御できない一方、抗うつ薬を投与するとシナプス活動の制御能が回復することから、神経活動の制御には、モチベーションが重要であることも示されたとしている。

認知症などの新たな治療戦略になる可能性

今回の研究結果は、認知症など海馬に依存した記憶に障害を示す病態では、今回のような学習を利用して正常な神経活動を増やすことが新たな治療戦略になる可能性があり、てんかんや統合失調症、うつ病などの病態では、今回のような学習を利用し、海馬で観察される異常な神経活動を減少させることが新たな治療戦略となる可能性も秘められているという。

同研究グループは、神経細胞のシナプス活動を自在に増加または減少できる現象がどのような生物学的意義をもつかを明らかにするため、さらなる研究が必要としている。（紫音 裕）

▼外部リンク

東京大学　プレスリリース
http://www.u-tokyo.ac.jp/public/public01_260402_j.html

Operant Conditioning of Synaptic and Spiking Activity Patterns in Single Hippocampal Neurons
http://www.jneurosci.org/content/34/14/5044.short