忘却も実は学習の一形態で忘却にも脳細胞の活性化が必要と判明！
忘れるのも脳にとっては「一苦労」なようです。
私たちはこれまで忘却は脳の怠惰によって起こる劣化現象だと考えていました。
しかしアイルランドのダブリン大学トリニティ・カレッジ（TCD）で行われたマウス研究により、忘れるためには記憶を保持している脳細胞たちがわざわざ活性化する必要があることが示されました。
言い換えれば、脳は汗水たらして苦労の末、やっと忘れることができるのです。
この結果は、忘却は脳の怠惰によって神経接続が崩壊していく受動的なものではなく、脳の積極的な働きかけが必要な、能動的なプロセスであることを示します。
しかし知識は力という言葉があるのに、なぜ脳はわざわざ労力をかけて記憶を忘れようとするのでしょうか？
研究内容の詳細は2023年8月16日に『Cell Reports』にて公開されました。
目次
- 記憶の本質はエングラム細胞にある
- エングラム細胞を強制活性化すると忘れた記憶が蘇る
- 忘却するには記憶を収めたエングラム細胞の活性化が必要
記憶の本質はエングラム細胞にある
人生は無限の織りなす瞬間の連続、一つ一つの体験が私たちを彩ります。
しかし残念なことに、その多くのが、時の流れとともに闇の中に消えてゆきます。
これまでの常識では、記憶の喪失は神経回路の劣化によって発生すると思われていました。
まるで古い電子部品が徐々に錆びて劣化するように、使われない知識や思い出は消え去っていくと考えていたのです。
しかし近年の研究により、私たちの記憶が「エングラム細胞」と呼ばれるニューロン集団に保存されていることがわかってきました。
私たちが何らかの学習を行うと、脳細胞の接続に物理的変化が発生し、記憶の物理的な痕跡（エングラム）を構成します。
エングラム細胞はそのような記憶にともなう物理的変化を発生させた細胞集団であり、個々の記憶の保存を担当しています。
たとえば今ここで「ニホニウムは日本人が発見した元素」という情報に触れると、脳内ではその情報に対応したエングラム細胞たちが出現するのです。
そして記憶を呼び出すときには、記憶に対応するエングラム細胞たちの再活性化が起こることが明らかになってきました。
また「ニホニウムの原子番号は113」という追加の情報を覚えると、さきほどのニホニウムの記憶に対応するエングラム細胞が再活性化されるとともに、追加の原子番号にかんする情報を取り入れた新バージョンにエングラム細胞が生まれ変わります。
このようにエングラム細胞が出現や更新を繰り返すことで私たちの記憶が作られ更新されているのです。
私たちの記憶とは、エングラム細胞の生成によって作られ、活性化によって思い出され、再編成によってバージョンアップを繰り返していくのです。
しかしこれまでの研究ではエングラム細胞の生成や再活性化に主眼が置かれており、忘却が起きた時のエングラム細胞にどんな変化が起こるかは詳しく解っていませんでした。
単にエングラム細胞が解散されてしまうのか、エングラム細胞が別のエングラム細胞に取り込まれるのか、再活性化ができなくなっているだけか、わからなかったのです。
そこで今回ダブリン大学の研究者たちは、マウスが記憶を失うときに、エングラム細胞に何が起こるかを可視化してみることにしました。
といっても、人間と同じようにマウスたちも記憶を簡単には失ってはくれません。
意識して覚えることはできても、意識して忘れることはできないからです。
エングラム細胞を強制活性化すると忘れた記憶が蘇る
マウスに都合よく記憶を忘れてもらうにはどうするか？
研究者たちは、似た記憶が忘れやすい現象、つまり「干渉による忘却」を使うことにしました。
似た意味かつ似たつづりを持つ英単語を連続して覚えようとすると、前に記憶した単語を忘れやすくなるのも、干渉による忘却が起きているからです。
今回の研究ではマウスに対して英単語の代りに、物体の位置を連続して覚えさせて記憶と忘却を誘発し、マウス脳内のエングラム細胞の様子を観察しました。
するとマウスが物体の位置を覚えると、脳内に対応するエングラム細胞が出現したことが判明。
また記憶の干渉が発生して忘却が起こると、マウスは覚えていた物体の情報を思い出すように促されても、対応するエングラム細胞を活性化できなくなっていました。
次に研究者たちは忘却した記憶が手掛かりによって蘇るかを調べてみました。
結果、活性化できなくなっていたエングラム細胞が、手掛かりによって活性化できるようになっていることが判明。
また直接的な手掛かりの代りに関連する新しい情報を与えると、エングラム細胞が再編成され、新たな情報に対応した次世代のエングラム細胞が出現しました。
この結果は、ヒントによって記憶を思い出したり脳内で情報が更新される現象を、細胞レベルで説明したものと言えるでしょう。
また興味深いことに、間違いを招くようなヒントを与えられると、エングラムが活性化と同時に変化してしまい、偽りの記憶が新たに形成されたことが判明しました。
この結果は、偽りの記憶は脳内で勝手に作られるのではなく、記憶に関連するエングラムが再活性化する瞬間に作られることを示します。
さらに研究者たちはマウスの脳細胞が光によって活性化するように遺伝子組み換えを行い、同様の記憶の干渉をマウスに対して行いました。
すると忘れた記憶に対応したエングラム細胞を光で活性化すると、マウスは忘れたはずの記憶を突然取り戻しました。
この結果は、たとえ忘却してもエングラム細胞を人工的に再活性化することで、記憶を思い出せることを示しています。
もし将来的にエングラム細胞を安全に活性化できるようになれば、忘れていた懐かしい思い出の多くを回収できるかもしれません。
ですがより興味深い現象は、思い出しやエングラムの再活性化ではなく、それより以前の忘却が発生する瞬間にこそありました。
忘却するには記憶を収めたエングラム細胞の活性化が必要
研究者たちは記憶の干渉を起こしてマウスの記憶が失われると、エングラム細胞が活性化できなくなることを突き止めました。
しかしマウスの記憶が失われる瞬間のエングラム細胞を観察したところ、驚きの事実が判明します。
記憶の干渉が起きて忘却が起こる瞬間、記憶を収めたエングラム細胞の活性化が起きていたのです。
研究者たちは1つの仮説として、エングラム細胞は自身が再活性化させなくするために、特殊なスイッチを起動している可能性があると述べています。
ただこのスイッチを入れて忘却を起こすにはエングラム細胞自身の活動が必要だったと考えられます。
2番目の仮説としては、干渉する新たな記憶がエングラム細胞を構成するとき、以前の似た記憶を担当するエングラム細胞たちを再雇用している可能性です。
干渉する記憶と以前の記憶が同じエングラム細胞を使用している場合、競合が起こります。
つまり忘却時のエングラム細胞の再活性化は、記憶の競合が原因となるでしょう。
どちらにしても、忘れるためにエングラム細胞が自身の再活性化を必要としているのは事実です。
これまで私たちは、忘却は神経接続の劣化や減衰が原因で起こる受動的なものだと思っていましたが、実際には積極的な細胞活性化を伴う動的なプロセスだったようです。
言い換えると、脳はわざわざ汗水たらして忘却を起こしていたのです。
そのため研究者たちは、忘却は学習の一形態の可能性があると述べています。
私たちが住んでいる世界では常に環境が移り変わっていきます。
そのため一部の記憶を忘れることは、より柔軟な行動とより良い意思決定に繋がる可能性があります。
状況が全く別のものになったとき、現在の状況に関係ない記憶を忘れることは、適応力を高める上で重要になるからです。
また記憶を忘れる能力の暴走や減衰は、いくつかの脳障害に結びついている可能性があるかもしれません。
たとえばアルツハイマー病などは激しい物忘れが起こる一方で、自閉症スペクトラム障害では異常な記憶の増加が起こることが知られています。
そのためエングラム細胞の忘れる能力を強めたり弱めたりする化合物を開発することができれば、これらの障害の克服に繋がるかもしれません。
参考文献
Neuroscientists successfully test theory that forgetting is actually a form of learning https://www.tcd.ie/news_events/articles/2023/neuroscientists-successfully-test-theory-that-forgetting-is-actually-a-form-of-learning/元論文
Adaptive expression of engrams by retroactive interference https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(23)01010-0?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2211124723010100%3Fshowall%3Dtrue