記憶のメカニズム
1. 長期増強（LTP）と長期抑圧（LTD）
LTPとLTDは、シナプス可塑性の基礎となる2つのプロセスです。シナプス可塑性とは、神経活動に応じてシナプスが時間とともに強まったり弱まったりする能力のことです。これらのプロセスは、学習と記憶の形成に不可欠です。
長期増強（LTP）：LTPは、2つのニューロンが同時に繰り返し活性化される際に起こるシナプスの持続的な増強です。LTPの間、受け取るニューロンは送信するニューロンからの信号に対してより敏感になり、両者の間のつながりが強くなります。LTPは、特に海馬や学習に関与する他の脳領域において、記憶の形成と保存の主要なメカニズムであると考えられています。
1. 感情的な重要性：感情を伴う出来事や経験は、それがポジティブなものであれネガティブなものであれ、LTPが起こりやすく、記憶に強く刻まれやすい。憎悪の対象である人物の場合、その人物のネガティブな行動や言動に対して、怒りや憤りといった強い感情的な反応が引き起こされる可能性があり、それがLTPを通じて、その記憶に関連するシナプス結合を強化する可能性がある。
長期抑圧（LTD）：LTDはLTPの反対で、シナプスの強さが持続的に減少する現象です。LTDは、シナプスが繰り返し活性化されてもシナプス後細胞の反応が起こらない場合、またはシナプス前細胞とシナプス後細胞の活動のタイミングが一致しない場合に起こります。LTDは、神経接続の改善、不必要なまたは無関係な情報の排除、シナプスの強さのバランス維持に役割を果たしていると考えられています。
2. 確証バイアス：私たちがすでに持っている信念や態度は、情報の処理や記憶の仕方にも影響を及ぼします。 すでに誰かに対して否定的な見方をしている場合、その人の好ましい行動は無視したり忘れたりする一方で、好ましくない行動に気づき、それを記憶する傾向が強くなる可能性があります。 このような注意や記憶の固定化における偏りは、LTPを通じて否定的な記憶に関連するシナプスを強化する一方で、LTDを通じて肯定的な記憶に関連するシナプスを弱めることにつながります。
2. NMDA受容体
N-メチル-D-アスパラギン酸（NMDA）受容体は、シナプス可塑性と記憶形成において重要な役割を果たすグルタミン酸受容体の1種です。NMDA受容体には、LTPとLTDに特に重要な独自の特性があります。
- 同時性の検出：NMDA受容体は同時性の検出器として作用し、シナプス前でのグルタミン酸放出とシナプス後での脱分極が同時に起こった場合にのみ活性化します。この特性により、NMDA受容体はシナプス前およびシナプス後ニューロンの同時活動を検出することができ、これはLTPを誘導する上で不可欠です。
- カルシウム流入：NMDA受容体が活性化されると、カルシウムイオンがシナプス後細胞に流入する。カルシウムの流入は、シナプス後膜にAMPA受容体（グルタミン酸受容体の別の一種）が追加挿入されることでシナプスが強化される一連の細胞内シグナル伝達事象を引き起こす。
シナプス可塑性：NMDA受容体の活性化とそれに続くカルシウム流入は、LTPとLTDの両方の誘導に必要です。NMDA受容体の活性化の正確なタイミングとパターンによって、LTPまたはLTDのどちらが起こるかが決まり、それによってシナプス結合の強度と特異性が形作られます。
3. 新しい記憶のための新しいニューロン
新しい記憶の形成は、既存のシナプスの変化だけに依存しているわけではありません。神経新生として知られるプロセスにより、新しいニューロンが生成されることも関係しています。神経新生は主に成人の脳の2つの領域で起こります。海馬の顆粒下層と側脳室の脳室下帯です。
海馬における神経新生：海馬は、成体期を通じて神経新生が持続する数少ない脳領域のひとつです。海馬で生成された新しいニューロンは、既存の回路網に統合され、学習や記憶のプロセスに寄与します。研究により、海馬における神経新生は、学習、運動、豊かな環境によって促進されることが示されていますが、ストレスや加齢は神経新生を抑制することがあります。
機能的重要性：成体で生まれたニューロンが記憶形成において果たす正確な役割については、現在も活発な研究が行われています。しかし、これらの新しいニューロンは、類似しているが異なる記憶を区別する能力であるパターン分離に特に重要である可能性があるという証拠があります。また、新しいニューロンは、時間的な関連付けの形成や、記憶の検索における柔軟性にも寄与している可能性があります。
4. 細胞内部の観察：化学反応における記憶
細胞レベルでは、記憶の形成と保存には化学反応とシグナル伝達カスケードの複雑な相互作用が関与しています。これらの細胞内プロセスはシナプス活動によって引き起こされ、遺伝子発現、タンパク質合成、シナプス構造に長期的な変化をもたらします。
シグナル伝達カスケード：NMDA受容体の活性化とカルシウムの流入により、シナプス後ニューロン内でさまざまなシグナル伝達カスケードが開始されます。これらのカスケードには、カルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼII（CaMKII）やプロテインキナーゼA（PKA）などのプロテインキナーゼの活性化が関与しており、これらのプロテインキナーゼは下流の標的をリン酸化し、遺伝子発現を制御します。
- 遺伝子発現とタンパク質合成：長期記憶の形成には、遺伝子発現の変化によって引き起こされる新しいタンパク質の合成が必要である。 cAMP応答エレメント結合タンパク質（CREB）などの転写因子の活性化は、シナプス可塑性と記憶固定に関与する遺伝子の転写につながる。これらの遺伝子は、シナプス構造を変化させ、神経伝達物質の放出を制御し、シナプス結合を強化するタンパク質をコードしている。
シナプス再構築：シナプス活動によって引き起こされる化学反応とタンパク質合成は、最終的にシナプスにおける構造変化につながります。これらの変化には、新しい樹状突起棘（シナプス入力を受け取るシナプス後ニューロン上の小さな突起）の成長、既存の棘の安定化、シナプス後密度（受容体とシグナル伝達分子を含む特殊な領域）の再構築が含まれます。
シナプス可塑性：LTPとLTDは、シナプス可塑性の形態であり、経験に基づいて脳がシナプス接続を適応させ、更新することを可能にします。憎悪する人物の場合、その人物のネガティブな行動や、その人物のネガティブな行動に関する思考に繰り返しさらされることで、LTPによるシナプスの強化が起こり、その記憶がより強固で、簡単に想起できるものになる可能性があります。逆に、ポジティブな記憶の強化が欠如したり、積極的な抑制が起こったりすると、LTDによるシナプス接続の弱体化につながる可能性があります。
記憶形成の細胞および分子メカニズムを理解することは、記憶障害の治療法の開発や認知機能の向上に不可欠です。この分野の研究は現在も進行中で、脳が学習し記憶する驚くべき能力の根底にある化学反応、遺伝子発現、シナプス可塑性の複雑な相互作用の解明が続けられています。

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