新規の記憶メカニズム同定に成功

名古屋大学は2015年12月25日、線虫をモデル系とする大規模リン酸化プロテオミクス解析を世界に先駆けて成功させることにより、新規の記憶メカニズムを同定することに成功したと発表した。

画像はリリースより

この研究は、同大学大学院理学研究科の森郁恵教授と貝淵弘三教授らの共同研究チームによるもので、米国の国際科学誌「Cell Reports」に米国東部現地時間の同年12月24日付けで発表された。

古くから記憶・学習の成立機構には様々な仮説が提案されてきたが、現在はシナプス説が最も有力だ。シナプス説とは、記憶や学習が多細胞間の相互作用によって支えられており、特に神経回路網内でのシナプス伝達効率が変化する「シナプスの可塑的変化」によって成り立つとする説。現在までこの説は多くの実験的、理論的な支持を得ていた。

記憶・分子メカニズムの完全解明に期待

共同研究チームは、これまでに線虫C. elegans（シーエレガンス）の温度走性行動をモデル系として、記憶・学習のメカニズムおよびその破綻による精神・神経疾患の発症機序の解明を目指して研究を実施してきていた。これまで、この行動をつかさどる神経回路が同定されており、その回路の最も上位に位置するのが、温度受容細胞であるAFDニューロン。15度で飼育した線虫のAFDニューロンは、15度付近の環境に線虫がいるとき応答し、25度で飼育した線虫のAFDニューロンは、25度付近の環境に線虫がいるとき応答する。このことから、AFDニューロンは温度を感知するだけでなく、感知した温度を自身で記憶している温度記憶細胞である可能性が示唆されていた。

そこで、共同研究チームでは、AFDニューロンの初代培養系を確立し、AFDニューロンを他の細胞から完全に隔離した条件下で、温度記憶が形成されるか検証を行った。その結果、AFDニューロンにおける記憶形成は、他の細胞との相互作用を必要としないこと示しており、多数のニューロンが協調的に相互作用することで記憶・学習が成立することが分かった。この研究成果は、神経細胞間の相互作用を基盤とする神経回路レベルでの記憶以外にも、単独の神経細胞レベルでの記憶（単一神経細胞記憶）が存在することを実証するものであるとしている。

今回発見された単一神経細胞記憶は、従来の定説とは異なる、新規の記憶メカニズム。また、研究で開発された実験系は、単一神経細胞記憶を解析することができる世界で初の実験系であるという。この新技法を用いることで、未だ謎の多い記憶・学習の分子メカニズムの解明に新たな道が拓けると期待されている。（横山香織）