自閉症では他者の記憶に関する脳の神経活動パターンが乱れている、東大が発見

東京大学(東大)は2月4日、「友人についての記憶」を思い出している時に、記憶を貯蔵する海馬のニューロンがどのように活動をしているのかを、マウスを用いて調べたところ、起きている時も寝ている時も、友人を思い出す時には、いつも決まった組み合わせのニューロンの集団が、決まった順番で活動していることを確認したこと、ならびに友人を覚えづらい自閉症スペクトラムでは、この脳活動のパターンが乱れていることを発見したと発表した。

同成果は、東大定量生命科学研究所行動神経科学研究分野の田尾賢太郎助教、同・奥山輝大准教授らの研究チームによるもの。詳細は、英科学誌「Nature」系の精神障害とその生物学的メカニズムが題材の分子精神医学を扱う学術誌「Molecular Psychiatry」に掲載された。

日常生活に関する記憶(エピソード記憶)は、“誰が、いつ、どこで、どうした”という情報で構成されているが、その中で「誰」の部分を担うのが「社会性記憶」であり、ヒトを含め、集団生活を営む多くの社会性動物にとって重要な機能でありながら、脳内でどのように情報が表現されているのかについては、まだ不明な点が多く残されているという。

奥山准教授らの研究チームはこれまで、この社会性記憶が記憶中枢の海馬の「腹側CA1領域」に、相手ごとに異なる海馬ニューロン(神経細胞)の組み合わせで貯蔵されていることを報告していたが、それらの神経細胞の集団がどのようなパターンで活動しているかまではわかっていなかったという。

また、自閉症スペクトラムの患者は、社会コミュニケーションに異常を示すだけでなく、「友人を覚えづらい」という社会性記憶の障害も示すことが知られているが、それがどの脳領域のどのような異常によるものなのかも良く分かっていなかったという。そこで研究チームは今回、友人を思い出す際の海馬ニューロンの活動パターンを解明することに挑むことにしたとする。

具体的には、健常マウスを見知ったマウスに出会わせて、社会性記憶を思い出させている最中の海馬腹側CA1ニューロンの神経活動と、その後の睡眠時の神経活動を実施。その結果、見知ったマウスについての記憶を貯蔵している神経細胞の集団は、いつも決まった組み合わせと決まった順序で活動していることが判明した。

また海馬ニューロンは、睡眠時に「鋭波リップル」(SPW-R)という脳波とともに、起きていた時と同じパターン(決まった組み合わせが決まった順序)で、素早く活動することが知られているが、この「睡眠時に記憶を高速再生する」ことが、記憶の定着に必須だということが、場所についての記憶(空間記憶)の研究から明らかになってきているが、今回の研究からは、友人の記憶(社会性記憶)についても、見知った個体と実際に会っている時と同じパターンで、睡眠時に記憶が高速再生されていることが確かめられたとする。

(左)マウスの海馬の構造。海馬の腹側領域のニューロン(特に腹側CA1ニューロン)は、他者の情報を貯蔵している。それに対し、背側領域のニューロン(特に背側CA1ニューロン)は、空間や時間の情報を貯蔵している。(右)他者の記憶を貯蔵する腹側CA1ニューロン(緑色の細胞) (出所:プレスリリースPDF)

さらに、自閉症モデルマウスは、自閉症スペクトラム患者と同様、他個体を記憶しづらいという社会性記憶の異常を示すことを踏まえ、海馬腹側CA1ニューロンの活動パターンを調べたところ、起きている時も睡眠時においても、「組み合わせ」と「順序」の両方が乱れており、適切な活動パターンで記憶を表現できていないことが判明したという。

(左)社会性記憶では、ニューロンの組み合わせで人物に関する記憶を行う。同じニューロンが被っても、組み合わせが異なれば別の人物の記憶となる。(右)健常マウスおよび自閉症モデルマウスを、見知ったマウスに出会わせて、社会性記憶を思い出させている最中の海馬腹側CA1ニューロンの神経活動と、睡眠時の脳波SPW-R。自閉症モデルマウスは健常マウスとは異なり、組み合わせと順序の両方が乱れており、またSPW-Rも弱い上に同様に乱れていた。適切な活動パターンで記憶を表現的ないことが判明した (出所:プレスリリースPDF)