京都大学、理化学研究所、および大阪大学のグループは、光の照射で記憶を消す手法を開発することに成功し、これを用いて、記憶がいつ、どの細胞で保持されているかを明らかにするための研究を実施したことを発表した。
記憶は、海馬で短期的に保存された後、皮質で長期的に保存される（記憶の固定化）と考えられているが、このメカニズムの解明には至っていない。一方、記憶を形成している細胞における現象として、細胞間の神経活動の伝達効率が上昇する「シナプス長期増強（LTP）」が知られていることから、LTPが誘導される細胞と時間を調べることができれば、記憶の固定化の過程を明らかにするヒントになる。
そこで、本グループは、光を照射すると周囲のタンパク質を不活化する性質を持つ、イソギンチャク由来の光増感蛍光タンパク質SuperNovaを用いて、狙った場所・時間でだけLTPを消去する技術を開発した。LTPに重要なcofilinという分子にSuperNovaを融合させて光を照射することにより、cofilinが不活化してLTPが消去されるため、記憶を起こしたシナプスのみを消すことができるという。
この技術によりLTPが起こる時間枠の検出を試みたところ、学習の直後、あるいは学習後の睡眠中のマウスの海馬に光を照射したときに、記憶が消去されることがわかった。学習直後とその後の睡眠において段階的なLTPが海馬で起き、それによって短期的な記憶が形成されることが示唆される。また、面白いことに、学習直後、その後の睡眠中、翌日の睡眠中で、記憶ができるシナプスはそれぞれ脳の異なる部位に存在することもわかったとしている。
さらに、学習の翌日の睡眠中には前帯状皮質でLTPの誘導が認められ、固定化されるための記憶が学習の翌日には既に皮質に移行し始めていることも判明した。
本研究で開発された、光で記憶を消去するSF映画のような技術は、今後も記憶に関与する多くの脳機能を細胞レベルで解明していくことが期待される。
論文情報：
【Science】Stepwise synaptic plasticity events drive early phase of memory consolidation
