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研究成果「学ぶほど頭がよくなる仕組みがわかった 」研究成果

研究成果「学ぶほど頭がよくなる仕組みがわかった 」

1.タイトル:「学ぶほど頭がよくなる仕組みがわかった」

2.発表概要:
  経験的に、学ぶことで頭をよく使えば、学習能力が高まることが知られているが、この際脳の細胞にどのような変化があるか、詳細について不明であった。マウスの海馬において、今回、学習の際に特徴的に現れる脳回路活動(シータ波)によって、記憶形成を担う海馬新生ニューロンの分化が促進されることがわかった。「学ぶほど頭がよくなる仕組み」の一端を垣間見ることができた。

3.発表内容:
成人の海馬では、どんなに歳をとっても新しくニューロンが生み出されつづけていて、記憶を形づくるはたらきをしている。学習などで、海馬の活動が高まると、新生ニューロンの数が増加することが報告されてきたが、この仕組みについては全く不明であった。東京大学大学院新領域創成科学研究科の久恒辰博助教授および戸塚祐介(大学院生)らのグループは、海馬にシータ波が伝わるとニューロン前駆細胞が刺激され、ニューロンへの分化が促進されることを発見した。この際、最終的には新生ニューロンの数が増加することも証明した。
本研究において、成体海馬において分裂を繰り返す前駆細胞が、周囲の海馬回路網との間にシナプス結合を作っていることを始めて明らかにした。(分裂中の前駆細胞にシナプスがあるという報告はこれまでに全くなく、この点だけにも極めて高い新規性がある。)実験では、マウスから海馬を含むスライスを作製し、電極によりシータ波刺激を加えた。すると、海馬にあるGABA性ニューロンが興奮し、GABA性シナプスを経て、ニューロン前駆細胞が興奮し、カルシウム流入反応が起きることがわかった。このカルシウム流入反応が引き金となって、ニューロンへの分化にスイッチを入れる転写因子(ニューロD)の発現量が増加し、最終的に新たなニューロンの数が増加することがわかった。
本成果は、脳細胞の可塑性と学習における新たな因果関係を示すと共に、近年非常に問題となってきた精神性疾患の治療法の開発にも一石を投じる。うつ病などの精神病患者において脳内のGABA濃度の低下が報告されており、慢性的なストレス状況下では海馬の新生ニューロン数も低下することがわかっていた。今回、我々はGABAの濃度を高める薬剤を使用することで海馬での新生ニューロンの数が増加することもあわせて突き止めた。うつ病に対する薬剤開発の新たな切り口としても、本研究の成果は意義深い。さらに、今回、大人の脳の中で新しくニューロンが生まれる際の分子メカニズムが詳しくわかったことで、アルツハイマー病や脳血管障害による老人性の認知症患者において、神経回路の再生を促す治療法の開発が、一段と加速してくることも期待される。

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4.発表雑誌: Neuron 2005年9月15日号

5.注意事項:

6.問い合わせ先:

久恒 辰博
東京大学 大学院新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻

7.用語解説:
海馬新生ニューロン: 1998年11月、スウェーデンのイエーテボリにあるサールグレンスカ大学病院のエリクソンとソーク生物学研究所のゲージらは、大人の脳の中でも、少なくとも、記憶と学習に重要な海馬において、ニューロンが日常的に新生しているという驚くべき発見を発表した。19世紀の末にスペインの大科学者ラモニ・カハール(1906年にノーベル医学生理学賞を受賞)によってニューロンが発見されて以来100年間余り、ニューロンは決して再生しないと信じ続けられてきたが、この定説は20世紀の最後の年に、完全に覆されることになった。時を前後して、ほかの動物(サルやマウス)でも、成体の海馬でニューロンが新生していることが立証されている。様々な生活習慣によって、海馬新生ニューロンの数が増減することが、その後に実施された動物実験の結果から示されており、一般的な関心も非常に高い。海馬新生ニューロンは、海馬での記憶形成の過程に関与する細胞として注目されている。

8.参考:

ホームページ: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/hisatsune-lab/

参考図書:
1)「大人の脳の鍛え方」           KKベストセラーズ (2005)
2)「脳と体のしくみ絵辞典」            PHP研究所 (2004)
3)「幸せ脳は自分でつくる」-脳は死ぬまで成長する 講談社+α新書(2003)

 

 

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