海馬が学習や記憶に関わっていることは古くから知られている。しかし、神経細胞には限りがあるため、あるレベルに到達するとそこで飽和し、それ以上の記憶ができなくなってしまう。そのため何らかの「クールダウン」の機構が海馬に備わっていると予想されてきた。

 東京大学の研究グループは、海馬から発生する「sharp wave ripple(以下、SWR)」という脳波が、睡眠中にニューロン間の繋がりを弱め、脳回路をクールダウンさせることを発見した。

 研究グループはまず、睡眠中のマウスからニューロン間の繋がりの強さの指標である興奮性後シナプス場電位(field excitatory postsynaptic potential,fEPSP)を記録した。すると、睡眠の経過とともにfEPSPの減弱が見られ、睡眠中にはニューロン間の繋がりが自然と弱まることが確認された。

 続いて、睡眠中に生じるSWRを阻害する実験を行ったところ、fEPSPの減弱は観察されなかった。すなわち、SWRが睡眠中に海馬のニューロン間の繋がりを弱め、海馬の神経回路をクールダウンしていることが明らかになった。SWRを7時間阻害し続けたマウスは、脳回路の興奮性が高いままで、十分な睡眠をとっているにも関わらず寝不足のような状態になったという。

 さらに、記憶に関わったニューロンとそうでないニューロンを区別できる遺伝子改変マウスを用いて、SWRが発生しているときのニューロンの活動を観察した。すると、睡眠直前の記憶に関わって「いない」ニューロンの活動だけが弱まっていることがわかった。つまり、SWRは記憶に関連しないニューロンの繋がりだけを弱めており、睡眠中に効率よく記憶が整理されていることが推察された。

 本成果は、「生物はなぜ眠るのか」という根源的な問いに一つの明確な答えを提示するものと言える。

論文情報:【Science】Hippocampal Ripples Downregulate Synapses

東京大学

明治10年設立。日本で最も長い歴史を持ち、日本の知の最先端を担う大学

東京大学は東京開成学校と東京医学校が1877(明治10)年に統合されて設立されました。設立以来、日本を代表する大学、東西文化融合の学術の拠点として、世界の中で独自の形で教育、研究を発展させてきました。その結果、多岐にわたる分野で多くの人材を輩出し、多くの研究成[…]

この記事が気に入ったらおねがいします。

大学ジャーナルオンライン編集部

大学ジャーナルオンライン編集部

大学ジャーナルオンライン編集部です。
大学や教育に対する知見・関心の高い編集スタッフにより記事執筆しています。