今回の結果もまさにそれを裏付けるもので、前日の記憶を担う細胞が再活性化した瞬間に、次の記憶を担う細胞集団が現れるという現象が確認されたのです。
これは、過去の記憶の定着(再生)と未来の記憶の準備が、睡眠という同じ時間の中で並行して行われていることを直接示す発見と言えます。
睡眠中の脳内ネットワーク再編成が「未来の記憶」に備えるカギ
– では、なぜ睡眠中にこのような未来の記憶の予備細胞が生まれるのでしょうか。
そのメカニズムを探るため、研究チームは海馬回路のコンピュータモデルを構築しシミュレーションを行いました。
ポイントは睡眠中に特有の二つのシナプス(神経接続)変化です。
一つは海馬で起こるシャープウェーブ・リップル(SWR)という高速波イベントで、これは深い眠りの間に起こり記憶の再生を伴う脳波です。
モデルでは、SWRの作用によりエングラム細胞へのシナプス結合が強く保たれ記憶が固定される一方で、他の細胞に対する不要な結合は弱められるように設計しました。
もう一つはシナプス・スケーリングと呼ばれる仕組みで、各ニューロン(神経細胞)への入力の総量を一定に保つよう全体の接続強度を調整する現象です。
このモデル上で先ほどのマウスと同じように「経験前→経験A→睡眠→経験B」の学習を再現すると、実験と同じくエングラム細胞とエングラム予備細胞集団の出現が確認されました。
逆に言えば、SWRによるシナプス弱化やスケーリングの要素を取り除くと、予備細胞集団はうまく現れなかったのです。
このことから研究チームは、睡眠中の特殊な脳活動によって不要な結合が「整理整頓」され、そのおかげで将来の新しい情報に備えた回路が生み出されると考察しています。
言わば脳は睡眠中に、前の経験に関連する不要・弱い結合を整理し、新しい経験を受け入れるためのネットワーク再編成を行っているのです。
睡眠は「過去の整理」だけでなく「未来の記憶への投資」でもある
