どのように記憶が失われるかに焦点を当てた新しい実験システム
2つの相互接続された脳領域である海馬と嗅内皮質は、私たちがどこにいるのかを認知し、後でそれを思い出す手助けをします。
これらの脳領域を研究することによって、ベイラー医科大学、ライス大学、テキサス大学MDアンダーソンがんセンター、そして国立癌研究所の研究者は、この回路の機能不全は、アルツハイマー病における記憶喪失にどのように関係しているのかについての新しい情報を明らかにしました。これらの結果は、Cell Reportsで発表されます。
「我々は嗅内皮質が正しく機能していないときに空間記憶が減衰することを示す新しいマウスモデルを作成しました。」
と、共同著者でベイラー医科大学の神経科学の准教授であるジョアンナ ジャンコフスキー博士は述べています。
「私は、内嗅領エリアをじょうごとして考えます。これは、視覚、聴覚、嗅覚、触覚、味覚を担当する脳の部分の感覚皮質からの情報を受け取りそれを海馬に漏斗します。海馬はその後、一部だけを思い出すことによって完全に再活性化することができる粘着性メモリに、この異種の情報を縛り込むのです。
しかし、海馬はまた、我々は世界のどこにいるかを告げる空間ナビゲーションの役割を果たしています。これらの2つの機能は、同じ細胞内で収束します。そして、我々の研究ではこの二重性を検討しました。」
新しいマウスモデルは、遺伝的に嗅内皮質の細胞上の特定の表面受容体を運ぶために作られました。マウスに薬物のイベルメクチンを投与することによりこの受容体を活性化した場合には、嗅内皮質の細胞は、それらの活性を沈黙させたことになります。それらは、海馬への情報を停止しました。
このシステムは、科学者が嗅内皮質をオフにすることで、これは海馬の機能にどのように影響するかを決定することができました。
海馬における脳活動は内嗅領皮質が沈黙した後に変更します。
「動物が特定の空間にいるとき、私たちは、海馬の神経細胞が活動のパルスを生成することを知っています。」
と共同著者であり、ベイラー大学の分子細胞生物学の助教授であるチ ダオユン博士は述べました。
海馬における電気的活動を測定するために、研究者は人間の髪の毛よりも薄い、小さなプローブをマウスの脳へ挿入しました。
「我々は、彼らがアクティブなニューロンによって生成された電気信号を検出することができた海馬にプローブを挿入し、動物がその周辺を動き回る際にこの信号を記録しました。
マウスがその環境を学ぶごとに、私たちは神経細胞によって生成される電気パルスを同時に50ニューロンまで拾いました。
動物が部屋の一つの領域にあったときには、特定の脳パターンが出現しました。
動物は別の領域に移動するように、パターンが変更されました。我々は、動物が脳活動のパターンを見ることで、かれらがいた場所を予測することができました。」
と、チ博士は述べました。
研究者はイベルメクチンで嗅内皮質をオフにすると、海馬における電気信号のパターンが変更されました。
以前に特定の場所に関連付けられていた信号が、今その場所の別の部分で活発になりました。
「記憶コードが混乱した海馬に再マッピングしていたことがわかりました。」とチ博士は述べました。
しかし、その精神的なマップ自体を再配置したマウスはまた、再マッピングする前に学習した場所についての記憶を失うことになるのでしょうか？
この質問に答えるために、研究者は、視覚的な手がかりを駆使して、水迷路に沈め隠れた逃避台を見つけることができるようマウスを訓練しました。
そして、マウスのいくつかは、内嗅領皮質を不活性化するために、イベルメクチンが投与されました。
「マウスは7〜10日間訓練されていたので、彼らはプールから逃げるためにどこへ行けばいいのか知っていました。しかし、我々が内嗅領皮質をオフにしたとき、その海馬マップが混乱し、動物はプールから出る方法を覚えていませんでした。」
とチ博士は述べました。
「私達の調査結果は、海馬が新しい環境を学ぶためだけでなく、後でそれを思い出すということをどのように必要とされるのかを理解するために一歩近づくものです。
我々はイベルメクチンで神経細胞を沈黙させた、私たちが使用したシステムは、過去10年間で脳機能をプローブするために作成した遺伝子ツールの成長セットに追加されます。
イベルメクチンは安全でかつ安価でもあるので、この特定のシステムは、アルツハイマー病またはパーキンソン病のような慢性疾患を研究するため、適切に不活性化され長期間使用することができます。それは私がこの研究において、最も期待する部分です。」と、ジャンコフスキー博士は述べました。