今有名な神経学的患者Henry Molaisonが1953年に発作を治療するために脳の海馬を外科的に切断したとき、科学の記憶の理解はおそらく史上最大の後押しを受けた。 モレゾンは出来事の新しい記憶を形成する能力を失い、前年に起こったことの彼の記憶はひどく損なわれた。 物理的なスキルを学ぶなどの他のタイプの記憶は影響を受けず、海馬が「エピソード的な」記憶として知られる出来事の想起を具体的に処理することを示唆している。

海馬損傷を有する他の患者に関するさらなる研究は、最近の記憶が遠くの記憶よりも障害されていることを確認した。 海馬は新しい情報のための一時的な記憶を提供するが、他の領域は長期記憶を処理する可能性があるようである。 私たちが後で思い出すことができる出来事は、皮質（計画や問題解決などのより高い機能を担う脳の外側の層）でより永続的に記憶するためにチャネ 皮質では、これらの記憶は徐々に形成され、関連する情報と統合され、自分自身と世界についての永続的な知識を構築します。

長期保存を目的としたエピソード記憶は、アイデンティティの私たちの感覚のために非常に不可欠である”自伝的”記憶を形成するために蓄積します。

神経科学者は、短期記憶が脳内でどのように形成されるかについて多くのことを知っていますが、長期記憶の基礎となるプロセスはまだよく理解さ

今月、理化学研究所–MIT神経回路遺伝学センターの神経科学者利根川進らの新しい研究は、長期記憶が形成されたときに脳内で何が起こるかについての洞察を提供し、皮質の前方部分の重要な役割を強調している。 “これは、私たちがこれまでに持っているメモリ検索への前頭前野の貢献の最も詳細な回路分析だ、”テキサスAの神経科学者スティーブン*マレンは言利根川のグループの新しい研究は、エピソード記憶が海馬の一部の細胞集団で物理的に表現されていることを実証する以前の研究に基づいています。

これらの研究では、研究者らは、特定のニューロンが光感受性タンパク質を産生するようにマウスを遺伝的に操作した。 神経細胞の電気的および化学的活動は、各マウスの頭蓋骨に移植された光ファイバケーブルを介して送達される光パルスによって活性化またはオフにすることができた。

有線マウスには、光感受性タンパク質の産生をブロックする薬剤が与えられた。 マウスを薬物から外すと、タンパク質を作るための新しい環境を探索しながら発射する細胞ができ、その環境の記憶に効果的に”タグ付け”されます。 メモリ”エングラム”として知られている細胞のこれらのグループは、その後、光ファイバビームで制御することができます。

これらのツールを手にして、研究者はマウスに彼らの筐体のいくつかで足に電気ショックを与えましたが、他のものは与えませんでした。 マウスは、以前にショックを受けた環境に戻ったときに凍結し、”恐怖の記憶”を示した。”研究者がエングラムを活性化したとき、これは同じ恐ろしい反応を引き起こしました。 記憶の感情的な側面は、扁桃体と呼ばれる領域に別々に保存されますが、海馬のエングラムを活性化すると、リンクされたすべてのコンポーネントが活性化され、完全な記憶が戻されます。 これは、音や匂いが自分の人生の過去の経験の広大なリコールをトリガすることができます方法に似ています。新しい研究では、研究者は特定のケージを足のショックに関連付けるようにマウスを訓練しました。

その後、何が起こったのかの彼らの記憶は、三週間後まで異なる日にテストされました。 研究者らは、皮質のエングラム細胞にタグを付け、光でそれらを活性化し、マウスをショックを受けたことのない環境で凍結させた。 チームは、これらの皮質エングラムは、訓練の二日後に自然な手がかりによって活性化することができなかったが、13日後に自然な手がかりによって活性化することができたことを発見した。

この発見は、皮質エングラムがすぐに形成されるが、利根川が”沈黙”状態と呼んでいる状態に最初にあることを示しており、自然な手がかりによって活性化することはできないことを示している。 エングラムは2週間後に成熟し、そのような手がかりに反応することができる「活発な」状態になります。 対照的に、海馬エングラム細胞は、足のショックを受けた後、二日目に自然な手がかりによって活性化されたが、13日目には活性化されなかった—海馬のエングラムはすぐに活性化されるが、徐々に”サイレント”状態に退色することを示す。

利根川の研究は、相補的なメモリシステムの存在を指摘している：一つは、迅速なメモリ形成を可能にするが、容量が限られているため、より長く持続 これにより、海馬内のスペースが解放され、再利用することができます。 「分業があります。 海馬は非常に迅速に活動的な記憶を形成することができ、皮質は長期的な安定性を世話します”と利根川は説明します。 「長時間の記憶が必要ない場合は海馬で十分ですが、アクティブな記憶をすばやく形成する必要がない場合は皮質で十分です。”

この知見は、いつ、どのように皮質記憶が形成されるかを明らかにするのに役立ちます。 これまでの理論では、情報はゆっくりと皮質に伝達されるとされていましたが、利根川の知見は、皮質エングラムはすぐに形成されるが、発達に時間が必要であるという代替的な考えを支持しています。 「この研究が解決する重要な問題は、記憶エングラムが時間の経過とともに海馬から皮質記憶部位に移動するのか、学習中に皮質に確立され、時間の経過に伴ってマスクされていないのかということです」とMaren氏は言います。 “これは後者のための強力な証拠です。”

チームはまた、記憶テスト中に海馬から扁桃体への入力をブロックすることが短期記憶性能を損なうことを示した（第二および第八日にテスト）-しかし、遠 言い換えれば、扁桃体の記憶エングラムは全体に維持され、恐怖の記憶を想起させるために必要であったが、記憶が機能するためには扁桃体がどの領域に接続される必要があるかに変化があった。 「マウスが記憶の恐怖を覚えられるようにする細胞は、1日目から3週間後まで維持されます」と利根川氏は言います。 “しかし、接続の使用にスイッチがあります: 海馬のエングラムがもう活動していない3週間で、前頭前野のエングラムと扁桃体のエングラムとの間の接続は、動物が恐怖の記憶を思い出すことを可能にする。”

この研究は、”特定のニューロンが学習中および学習後の特定の時間に、特定の形態の記憶に不可欠な方法でどこで、いつ貢献するかについての説得力のある証拠を提供する”と、研究の一部ではなかったボストン大学の記憶脳センターのディレクターである神経科学者Howard Eichenbaum氏は述べている。 「この研究では、この種の記憶に重要な他の細胞があるのか、他のタイプの記憶に重要な細胞があるのかはわかりません」と彼は言います。 最も重要なのは、特定の時間にいくつかの地域で特定の細胞が記憶を作ることだけであり、そうすることにどのように貢献するのかではないことを “前頭前野はどのような情報処理に寄与しているのでしょうか”と彼は言います。「関連する各地域には、さまざまな機能があり、さまざまな方法で情報を処理します。 これらの神経系が経験を処理するときに残された痕跡で構成される記憶に特化したものはありません。 例えば、海馬は、環境をマッピングする「場所」細胞を使用して空間情報を表し、エピソード記憶の「場所」要素にどのように寄与するかを潜在的に説明します。 前頭前野処理がどのような役割を果たしているかは明らかではないが、Eichenbaumは、記憶の年齢としてますます関連性があるかもしれない代替案の間で整理し、選択する上での役割を推測している。

メモリの動作方法のより鋭い絵が徐々に出現し始めており、これらの新しい発見は、メモリの様々な種類のさらなる研究を推進するのに役立ちます。