PR

WIRED WIRED

脳のタイムキーパー? ある神経細胞の発見で、脳の情報伝達手法の解明に近づいた

 脳の情報処理を可能にしているのは、神経細胞の「発火」だ。しかし、この発火がどうやって情報を伝えているのかは、まだはっきりとわかっていない。発火のタイミングによって情報を伝えているという説もあるが、その際に“タイムキーパー”の役割を果たしている可能性がある神経細胞が、このほど見つかった。ことによると、情報伝達の謎の解明に一歩近づき、論争に終止符を打つことになるかもしれない。

TEXT BY MEREDITH FORE

TRANSLATION BY MASUMI HODGSON/TRANNET

WIRED(US)

MEHMET ?E?EN/GETTY IMAGES
MEHMET ?E?EN/GETTY IMAGES

「脳内の神経細胞はどのように情報を共有しているのだろうか」。そんな素朴な疑問が、神経科学の分野では長い間論争の的になっている。

もちろん、神経細胞同士はシナプスでつながっており、ひとつの神経細胞が「発火」すると、それにつながる別の神経細胞へと電気信号が送られる、というのはよく知られていることだ。

しかし、この単純なモデルだけでは解明できないこともいくつかある。例えば、「神経細胞の発火のどこに情報が載せられているのか」などだ。こうした疑問を解決していけば、「思考」の物理的性質を理解できるようになるはずである。

神経細胞のタイムキーパーはどこに

神経細胞による情報の符号化を説明しようとした理論は2つある。「発火率表現」モデルと「タイミング表現」モデルだ。

発火率表現モデルは、一定期間に何回スパイク(神経細胞の発火)が起きるかに情報が載せられているという考え方だ。一方、タイミング表現モデルでは、モールス信号のようなさまざまな発火パターンがあり、そのパターンに情報が載っていると考える。

だが、このタイミング表現モデルには難問がある。次に発火するまでの期間が「長い」または「短い」というなら、長いまたは短いとする基準が必要になる。つまり、メトロノームのように一定のリズムを刻む何かが脳に備わっている必要があるのだ。

コンピューターのCPUには内部にクロック(時計)が搭載されていて、コンピューター内部のあらゆる回路がこのクロック信号に同期して動作する。タイミング表現モデルが正しいとすれば、脳にもこのクロックと似たようなものがなくてはならない。

脳のクロックは、ガンマ振動と呼ばれる半規則的な脳波に存在すると考える神経科学者もいる。しかし、このクロックは一定のリズムを刻んでいるわけではない。まぶしい光など、その人の体験に応じてクロックが速くなったり遅くなったりする可能性があるのだ。

そんな気まぐれなクロックでは、神経細胞同士が信号を同期させる方法の全容を説明できそうにない。そこで神経科学においては、そもそもガンマ振動とは何なのかという激しい論争が巻き起こったのである。

ほぼ一定の時を刻む神経細胞の発見

ブラウン大学でガンマ振動を研究しているクリストファー・ムーアとシン・ヘヨンは、ある程度一定した頻度で発火するだけでなく、どんな刺激下でも発火頻度を保つ神経細胞を発見して驚いた。

続きを読む

あなたへのおすすめ

PR

PR

PR

PR

ブランドコンテンツ