記憶の固定化には2日目の睡眠も大事みたい

私が大学生の頃、よく一夜漬けで勉強し、後から後悔していました。

テスト初日はなんとかなっても、2日目、3日目となるとそうはいかない……

後に「記憶の固定にはその日の睡眠が重要」ということを知り、「やっぱりなー」と腑に落ちたのを覚えています。

今回、京都大学の林先生らの研究グループは、

「記憶の固定の各段階において重要な脳部位が、時間的解剖学的に異なる」

ということを明らかにしました。

記憶の固定化には2日目の睡眠も大事みたい

光刺激でLTPを消去

記憶は海馬で短期的に保存された後（短期記憶）、大脳皮質で長期的に保存されます（長期記憶）。

この記憶の固定化に、シナプス長期増強（long-term potentiation, LTP）によるスパインの構造変化が重要な役割を担いますが、

著者らはこの LTP を一時的に抑制する系をつくり、脳の各部位のLTPを色々抑制して記憶形成にどのように影響がでるか調べました。

彼らが用いたのは、イソギンチャク由来の光増感蛍光タンパク SuperNova（SP）。

この SP をスパイン形成に重要なアクチン関連分子である cofilin（CFL）に結合させて（CFL-SN）光照射すると、

SN から活性酸素（Reactive Oxygen Species, ROS）が発生し、cofilin を不活化。

それによりスパインが縮小し、LTPを抑制することができます（chromophore-assisted light inactivation, CALI）。

短期記憶には、学習直後と同日睡眠時の海馬CA1が重要

この CFL-SN を AAV ベクターを使って CamKIIa-Cre マウスに発現させ、学習直後や学習後の睡眠中に光照射で海馬CA1のLTPを抑制したところ、学習直後と同日の睡眠中、2段階で短期記憶が形成されることがわかりました。

カルシウムイメージングで神経活動を観察すると、学習直後のLTPにより細胞は学習空間特異的に発火し、さらに同日の睡眠中は同部位の神経細胞同士が同期発火していました。

記憶の固定化には、学習翌日睡眠時の前帯状皮質が重要

更に、記憶が皮質に伝えられて固定化されるメカニズムを探るため、前帯状皮質でのLTPを調べたところ、学習の翌日の睡眠中に前帯状皮質でLTPが誘導され、これを阻害すると記憶の固定化が阻害されました。

以上の結果から、

「短期記憶は学習時の海馬CA1の空間特異的活動および同日睡眠時の同時活動が重要で、長期記憶への移行（記憶の固定化）には、学習翌日の睡眠時の前帯状皮質での神経活動が重要」

という可能性が示唆されました。

References

1. Goto A, Bota A, Miya K, Wang J, Tsukamoto S, Jiang X, Hirai D, Murayama M, Matsuda T, McHugh TJ, Nagai T, Hayashi Y. Stepwise synaptic plasticity events drive the early phase of memory consolidation. Science. 2021 Nov 12;374(6569):857-863. doi: 10.1126/science.abj9195. Epub 2021 Nov 11. PMID: 34762472.