各機種には、各種機能、特にスイッチのオンオフ機構を制御するためのコントロールパネルが設置されています。
もし、私たちの脳にも、脳の機能をコントロールできるものがあるとしたら...と考えたことはありませんか？
新しい研究では、学習や特に記憶に関する脳の電気信号を制御する「ボリューム分子ノブ」が示唆されています。
これは、神経疾患のゲームチェンジャーとなりうるマスタースイッチのメカニズムかもしれません。
マイケル・ホッパとそのチームが発表した研究は、電気信号を制御することがいかに大きな役割を果たすかを示唆しています。この研究は、シグナルを制御する分子の同定を中心に展開されました。
けんきゅうのしそう
シナプスは、神経細胞間で電気信号が伝達される接合部です。
これらの電気信号は、脳によって化学的な神経伝達物質に変換され、シナプスの隙間を通って移動します。研究チームは、電気信号の形状がシナプスの機能にどのような利益をもたらすかを説明した。
神経伝達の際に活性化されるニューロンは、さまざまなパターンを持っています。
このような形や数の変化は、シナプスの強化や弱体化（シナプス可塑性ともいう）につながります。
シナプスの両端にある脳細胞が継続的に化学信号をやり取りすることで、長期増強（LTP）が起こります。
このLTPは、細胞やシナプス間の情報伝達を強化し、またシナプスの強化につながります。このLTPは、脳内の海馬と呼ばれる部位での学習や記憶の基礎となるものです。
研究者たちは、脳の海馬という部位に着目して研究を行った。この領域では、シナプスを介して伝達される信号がアナログ的であることが判明したのです。
その結果、電気信号やスパイクがデジタル信号ではなく、アナログ信号の形で送られていることを発見したのです。
この発見により、メカニズムの解明への道が開かれた。このアナログ信号によって、脳神経回路の強弱を調整することが容易になった。
また、これらの電気信号を制御している分子も発見された。Kvβ1という分子は、シナプス前作用を広げる。
この分子は、カリウム電流を調節するだけでなく、電気信号の形を整えるのにも役立っています。
以前、実験を行った際には、マウスのKvβ1分子を排除していた。その結果、マウスの睡眠と記憶のサイクルに大きな影響を与えることがわかったのです。
このように、分子による積極的な作用がシステム内で行われていることが確認されました。
このほかにも、1つの電気インパルスが複数ビットの情報を伝送できることを発見し、低周波信号の制御を可能にしました。
つまり、私たちの脳は、想像以上に効率的なのです。技術的には、私たちの脳は、低い電気信号で超コンピュータ的なタスクを実行します。
彼らの研究により、光を使って電圧や神経伝達物質を測定し、その結果、シナプス結合部位の電気信号を測定することが可能になりました。
これにより、脳の活動に重要な役割を果たす分子制御因子の分野での研究の幅が広がり、視点が変わりました。
この発見は、医薬品の全く新しい道を可能にするものです。認知症やアルツハイマーの場合、新しいドラッグデリバリーの発見につながる可能性があります。
分子制御因子は、脳の能力を完全に活用するための鍵となり得る。正しい脳代謝経路が見つかれば、多くの神経疾患が治癒する可能性がある。
学びは心を疲弊させないという言葉のように、世界を変えることができる力なのです。この発見は、間違いなく、まったく新しいレベルの学びと、それを持ち続ける力につながる。
研究内容については、下記をご参照ください。
参考文献:
イン・ハ・チョー、ローレン・C．Panzera, Morven Chin, Scott A. Alpizar, Genaro E. Olveda, Robert A. Hill, Michael B. Hoppa.カリウムチャネルサブユニットKvβ1は、シナプス円滑化の主要な制御点として機能する。米国科学アカデミー紀要, 2020; 202000790
DOI: 10.1073/pnas.2000790117
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