横浜市立大学先端医科学研究センター 高橋琢哉教授の研究グループは特定の場所で受けた恐怖体験の記憶が形成される分子細胞メカニズムを解明したことを明らかにした。同成果は、米国科学雑誌「Proceedings of the National Academy of Sciences」に掲載された。

動物の脳は外界からの刺激に応答して変化をしていくが、こうした脳の機能は「可塑性」と呼ばれる。また、神経細胞と神経細胞をつなぎ、神経細胞間の情報伝達の中心を担っている構造体を「シナプス」と呼び、ある神経細胞が活性化するとその神経細胞のシナプス前末端より神経伝達物質が放出され、別の神経細胞にあるシナプス後末端にある受容体に結合することで情報が伝わる。

恐怖記憶の成立にはAMPA受容体のシナプス移行が必要

脳に可塑的変化が起こるとき、このシナプスにも応答が増強するといった変化が見られるが、脳内シナプス伝達において中心的な役割を担っている神経伝達物質の1つがグルタミン酸で、AMPA受容体がその受容体となっている。

動物が新しいことを経験してシナプスに可塑的変化が起こるとき、AMPA受容体がシナプス後膜に移動し、シナプスにおけるその数を増やすことでシナプス応答が増強されることはすでに知られており、AMPA受容体のシナプス移行が脳可塑性の分子基盤の1つであると考えられてきた。

さまざまな脳領域の中でも特に海馬は記憶の中枢として長い間大きな注目を浴びてきたが、海馬に依存した記憶を獲得する過程においてAMPA受容体のシナプス移行がどのような役割を果たしているのかということについては未だに知られておらず、今回の研究により、海馬に依存した恐怖記憶が心に刻まれるとき、AMPA受容体のシナプス移行が重要な役割を果たすということが明らかになった。

研究グループでは、実験用ラットに対し、ウィルスを用いた生体内遺伝子導入法、電気生理学的手法、行動学的手法を用い、特定の場所に入った時に電気ショックを与えるとその場所に近づかなくなる、つまり海馬に依存した恐怖記憶(Inhibitory avoidance task)が獲得される過程で、AMPA受容体の1つであるGluR1が海馬におけるCA3領域からCA1領域にかけて形成されるシナプスに移行してシナプス応答が強化されること、および、海馬CA1領域においてGluR1のシナプスへの移行を阻害すると恐怖学習の成立が阻害されること、恐怖記憶の強度がGluR1のシナプス移行を起こしている細胞の数に対数比例すること、を明らかにした。これにより、海馬におけるAMPA受容体シナプス移行が恐怖記憶形成に必要であるということが明らかになった。

恐怖条件付け(Inhibitory avoidance task)の概要。明るい箱と暗い箱を隣接させて両方の部屋をラットが自由に行き来できるようにし、ラットが暗い部屋に入った時に電気ショックを与えるとラットは暗い部屋に入らないようになる。この過程でラットは暗い部屋における電気ショックという恐怖記憶を獲得することになる

今回の研究はトラウマ記憶形成の分子細胞メカニズムを明らかにしたもので、人間は対人関係などの社会的関係をはじめとしたさまざまな状況で遭遇する嫌な経験が、強く形成されるとトラウマとなり対人恐怖症などの社会性障害を引き起こすこととなるが、この成果を応用していくことで、将来的にはPTSD(心的外傷後ストレス障害)などの心の傷に起因した社会性障害などの精神障害をコントロールすることが可能な新薬の開発などにつながることが期待されると研究グループでは説明している。