ロックフェラー大学の研究者らが、脳内で記憶がどれだけ持続するかを決定する分子メカニズムの段階的システムを解明した。マウスを用いたVRベースの学習タスクにより、チームは重要な経験を時間とともに安定化させる主要な遺伝子レギュレーターを特定し、Natureに発表された。
毎日、脳は一過性の印象を数分から数年にわたる記憶に変える。ロックフェラー大学の新たな研究によると、このプロセスは複数の脳領域にわたる長期安定性に向けた初期形成から記憶を導く分子「タイマー」の協調ネットワークに依存している。
ロックフェラー大学とScienceDailyの要約によると、研究は神経科学者のPriya Rajasethupathy氏が率い、Skoler Horbach Family Laboratory of Neural Dynamics and Cognitionの責任者である。彼女のグループは以前、記憶が最初に形成される海馬と長期記憶が保存される皮質の間の重要な中継役として視床が機能することを示していた。新たな研究は、この基盤を基に記憶を徐々に長期間維持する遺伝子プログラムを特定している。
これらのメカニズムを探るため、筆頭著者のAndrea Terceros氏らにより、マウス向けのVRベースの行動モデルが開発され、動物が特定の文脈を経験する回数とタイミングを厳密に制御した。繰り返しを変えることで、一部の経験をより記憶に残るものとし、記憶持続に関連する分子経路を調べることができた。
共同筆頭著者のCeline Chen氏は、CRISPRベースのスクリーニングプラットフォームを用いて視床と皮質での遺伝子活性操作を行った。ScienceDailyや他のメディアによると、このアプローチは特定の分子が記憶の形成自体には影響しないが、その持続時間に強く影響することを示した。
これらの実験で、チームは時間経過で記憶を維持するのに重要である3つの転写レギュレーターを特定した：視床のCamta1とTcf4、および前帯状皮質のAsh1l。研究によると、Camta1とTcf4を阻害すると視床と皮質間の機能的接続が弱まり、記憶喪失を引き起こす。
研究者らは、海馬で記憶形成が始まる段階的モデルを提案している。Camta1とその下流標的は初期の痕跡を維持し、速いが短命なタイマーとして機能する。時間とともにTcf4とその標的が活性化され、細胞接着と構造的支持を強化し、記憶の寿命を延ばす。最後に、皮質のAsh1lがクロマチン再構築プログラムを活性化し、記憶をより頑健で持続的なものにする。
「これらのタイマーに記憶を促進しない限り、すぐに忘れる準備ができていると信じている」とRajasethupathy氏はロックフェラー大学が発表し複数のメディアが引用したコメントで述べた。この発見は、記憶貯蔵を単純な分子オン/オフスイッチとして描く古いモデルに挑戦し、動的で時間構造化されたプロセスとして描いている。
Ash1lは、免疫記憶や発生中の細胞アイデンティティ維持などの他の生物系で長寿命の「細胞記憶」を保存するヒストンメチルトランスフェラーゼファミリーに属する。Rajasethupathy氏は、脳がこれらの広く用いられるメカニズムを認知記憶を支えるために再利用している可能性を指摘している。
この研究はアルツハイマー病などの疾患への潜在的示唆も示している。記憶を安定化する転写プログラムと回路をマッピングすることで、将来的な治療が一部の領域が損傷した場合に代替経路で情報をルーティングし、健康な脳部位が補償できる可能性がある。
今後、チームはこれらの分子タイマーがオン/オフされる仕組みと、脳がどの経験をこのシーケンスに進める価値があると評価するかを調べる計画だ。ScienceDailyによると、結果は視床をどの記憶を安定化しどれだけ長くするかを決める中心ハブとして強調している。研究タイトル Thalamocortical transcriptional gates coordinate memory stabilization は Nature に掲載（DOI: 10.1038/s41586-025-09774-6）。
