ISSN 1882-5745 2017年 7月発行 隔月年6回発行 第10巻 第4号（通巻58号）

サイエンス・インタビュー
Science Interview

記憶のメカニズムを分子や遺伝子から解き明かす
3

人間の知識や技能は、記憶の蓄積から形

サイエンス・インタビュー 科学のいま、そして未来づくられています。勉学や仕事、家事、記憶のメカニズムを分子や遺伝子から解き明かす遊びなどの日常生活も、 記憶の蓄積が井ノ口 馨（富山大学大学院医学薬学研究部（医学）教授）

6

あって初めてスムーズに行われます。それでは、記憶はどこでどのようにしてつ【特集】太陽フレア 〜地球の生命を支える恵みの風か、災いをもたらす恐ろしい嵐か〜

くられ、保存されるのでしょうか？ この[ 監修 ] 柴田 一成（京都大学大学院理学研究科附属天文台教授 / 同天文台長）

6

太陽フレアとスーパーフレア

10

宇宙天気予報 -1

人間にとって根源的な疑問の解明に、分子脳科学の手法で挑戦し続けているのが井ノ口馨先生です。記憶の研究を始める

柴田 一成（京都大学大学院理学研究科附属天文台教授 / 同天文台長）

スーパーフレアから地球を守れ

太陽 -地球間の模式図
illustration：Masaki Kanamori

西塚 直人（情報通信研究機構テニュアトラック研究員）

13

15

20

くて哲学から自然科学へ

三宅 芙沙（名古屋大学宇宙地球環境研究所基盤研究部門准教授）

深層学習で宇宙天気の変化を予測

いつごろですか。

生命誕生と太陽フレア

究が人間を進歩させると思っていて、漠—新説：生命に必要な環境と材料は太陽フレアでつくられた!?
野津 湧太（日本学術振興会特別研究員）

標本の世界

石の上にも？年－フサカツギの新たな標本を発見するまでの道のり
日本の国立公園 第 2 回

富士箱根伊豆国立公園 〜「火山の博物館」といわれる箱根の秘密〜

30
32
34

色の世界 ー色の科学がおりなす景色ー

表紙写真

色にまつわる印象や感情はどこからくるのか

太陽フレアのイメージ。太陽フレアとは太NEWS & TOPICSと。爆発とともにプラズマや強力な放射線

世界の科学ニュース & おもしろニュースを10 分でmilsil カフェ／編集後記／定期購読のお知らせ／次号予告

人工的に生き物をつくることができた

123便墜落事故で亡くなられ、彼の遺稿をを抱いていました。中学に入ると科学へら、完全に生命を理解したことになるだ

お弟子さんたちがまとめたのがこの本での興味がいったん薄れましたが、高校2ろうと考えて、学部から大学院にかけてした。ここに、私にとって衝撃的なこと年生の時に転機が訪れました。倫理社会

単細胞の大腸菌を使った研究にとりかが書いてありました。脳の中でどのようの授業で夏休みに自分の好きな哲学者にかったのです。最初は細胞膜をつくる研な分子や遺伝子が働いて記憶が蓄えられついて調べる課題が出て、ショーペンハ究に取り組み、その後、遺伝子の複製やるのか、それに対する仮説が展開されてウエルに出会ったのです。それをきっか転写の研究に移り、民間の研究所でも5いたのです。私の大学生時代とは異なり、けに、「人間とは何か」という大きな疑年間ほどそんな研究を続けていました。

脳を科学的、分子生物学的に研究できる

ント、ニーチェ、ヘーゲルなどを読みま第10 回

陽の表面でときおり起こる爆発現象のこが惑星空間に放出されます。そして巨大な太陽フレアが発生すると、地球や社会にさまざまな影響を及ぼすことがわかってきました。

いのくち かおる

然とですが科学者になりたいという希望問に哲学が答えてくれそうだと感じ、カ親子で遊ぼう! 科学冒険隊＃58 トンボと仲良くなろう新井 裕（NPO法人むさしの里山研究会理事長）監修

井ノ口 馨

1984 年名古屋大学大学院農学研究科博士課程修了。農学博士。三菱化学生命科学研究所主任研究員、米国コロンビア大学医学部研究員、横浜国立大学客員教授などを経て、2009 年より現職。時実利彦記念賞、AND（Association for theStudy of Neurons and Diseases）Investigator Award、文部科学大臣表彰科学技術賞（研究部門）などを受賞。著書に『脳神経生物学』（共著）、『記憶をコントロールする』『記憶をあやつる』など。

小学校3、4年生のころから、科学の研山口 珠美（箱根ジオミュージアム学芸員）取材協力
小口 陽介（環境省九州地方環境事務所阿蘇くじゅう国立公園管理事務所）取材協力

26

富山大学大学院医学薬学研究部（医学）教授

自然科学に最初に興味をもたれたのは、宇宙天気予報 - 2

並河 洋（国立科学博物館動物研究部海生無脊椎動物研究グループ研究主幹）

22

語っていただきました。
■「人間とは何か」を知りた■

太陽活動史を読み解く

村主 崇行（理化学研究所計算科学研究機構特別研究員）

18までの経緯と、 その後の研究の歩みを■■書
 店でふと目にした本が、環境が整いつつあることがわかり、記憶の研究にチャレンジしたいという意欲がした。しかし、哲学のような思弁に頼っ記憶研究の道に進ませるても限界があると結論して、科学的に人ご専門である脳と記憶の研究には、30歳のトップレベルの研究者である、米国の間とは何かを明らかにしたいと考えるよ

過ぎから着手されたのですか。

コロンビア大学医学部のエリック・カンデ

わ

熱く湧き上がってきました。やるなら世界うになり、科学者になろうと決めました。

その通りです。34歳の時に、ある本と私が大学に入ったころは、脳の働きをの出合いがありました。書店に子どもの私は記憶も脳の研究も未経験の素人

自然科学の方法で明らかにすることなど絵本を買いに行った時、『脳の可塑性と記だったので、突然教授に手紙で申し込ん無理とされる時代でした。そこで、まず憶』（初版1987年、紀伊國屋書店）といでも断られるだろうと予想されました。

生命とは何かについて研究しようと、分う本が目に留まりました。著者の塚原仲

そこでカンデル教授をよく知るという著

子生物学 の手法を用いる微生物の研究

晃先生は、脳の研究で世界的に注目され名な大脳生理学の先生に、推薦状をお願を始めました。

る研究者でしたが、1985年の日本航空いしました。私が分子レベルで記憶を明※1

つか はら なかあきら

ル教授※2 のもとに行こうと考えました。

サイエンス・インタビュー

大脳皮質

シナプス

長期記憶のうちの「遠隔記憶」が核蓄えられる神経伝達物質Science Interview

偽の記憶を人工的につくる実験
1 マウスを実験用の丸い部屋に入れてし2 次にマウスを四角い部屋に入れ、直後に電気ショッ

3 翌 日に丸い部屋にマウスを入れても怖がばらく遊ばせる。マウスが「丸い部屋クを与え、すぐに四角い部屋から出す。マウスは四ることはない。丸い部屋ではびっくり体に入った」と角い部屋だと認識する前

験をしていないう記憶が根づくまでそのに電気ショックを受けたので、「部屋を移動したらいからだ。

場所を動かさびっくりした」という経ない。

験をしたことになる。

樹状突起

海馬

軸索

短期記憶と、長期記憶の神経伝達の方向

うちの「最近の記憶」が蓄えられる

図1 短期記憶、長期記憶、遠隔記憶

電話をかけるために一時的に番号を覚えるような、すぐに忘れてしまう記憶が「短期図2 記憶をつくる神経細胞のネットワーク記憶」。対して、時間が経っても忘れない記憶を「長期記憶」という。
長期記憶は、さらに 2 つに分けられる。覚えてもテストが終わると忘れてしまうような記憶は「最近の記憶（近時記憶）」といい、これは数十分から長くて 2 年ぐらい覚

複数の神経細胞（ニューロン）がつながって、ひとまとまりのネットワークができたとき、1 つの記憶が生まれる。隣り合う神経細胞えている。これより長く覚えている記憶は「遠隔記憶」という。数年〜数十年も前の思い出や、絶対に忘れない知識のような記憶がそれに当たる。

同士はわずかなすき間を隔てて接するシナプスという構造をつく
り、情報を渡す側の細胞（シナプス前細胞）の末端から、情報を受短期記憶と最近の記憶は、脳の「海馬」に蓄えられている。遠隔記憶は、海馬の記憶

け取る側の細胞（シナプス後細胞）の突起へと神経伝達物質が受けがいつの間にか大脳皮質に移動し、長期間消えずに残る。

渡されることにより情報が伝わり、ネットワークが形成される。

海馬 CA1 →←扁桃体 BLA

4マ
 ウスが 1 で丸い部屋に入っ

5 翌日、マウスがホームケージでリ

6 さ らに翌日、マウスを丸い部屋に入た時と 2 で電気ショックを受ラックスしている時、海馬と扁桃れると、マウスはすくみあがった。

けた時に活動した海馬と扁 桃体に刺し入れた光ファイバーから1 と 2 は別々の体験だったが、 5 に体の神経細胞を特殊な方法でレーザー光を照射し、マークしたより連合して（結びついて）、「丸い特定し、マークする。写真の緑

4 の神経細胞の集団を同時に活動の点が海馬に、赤い点が扁桃体に形成された記憶痕跡細胞。

させる。こ部屋でびっくり体験をへん とう 真内の「海馬 CA1」は海馬写の中の CA1 という部位名、「扁桃体 BLA」とは扁桃体の基底外側核という部位のこと。

した」といれ に よ り、1 と 2 の記憶が同時によみがえる。

う実際には未体験の記憶をもつことになった。

らかにしたいと述べたところ、その先生

その後、日本に戻って、マウスを使うてしまう、と思うかもしれません。でもから脳は分子や遺伝子でわかるわけがな研究に入りました。同じ哺乳類で、脳や心配はいりません。複数の記憶が形成さいだろうと諭され、推薦状は書いてもら

神経の部品もメカニズムも共通している

れるときには、一部の神経細胞が重複しえませんでした。それで仕方なく、頭のので、人間の脳を知るには、アメフラシて使われるからです。したがって、組み中に描いていた研究プランと実験プランよりもマウスの方が適しているのです。

合わせとして無数の記憶をつくることがた。Aという記憶とBという記憶があると震に遭ったときカレーライスを食べてい時にリプレイし、関連のある記憶を連合を書いてカンデル教授に手紙を出してみマウスでも、長期記憶に重要な遺伝子をできます。

します。2つは、もとは独立しているけれた人がいるとしましょう。この人は、地したり関連のない記憶を分けたりしていると、教授は「おもしろい」と評価して採取することから研究をスタートさせ、ど、Aを思い出すと自動的にBも思い出

震のトラウマ（心的外傷）体験の記憶がくださり、研究員として採用されることシナプス（近接する神経細胞同士が情報すというような記憶です。たとえば、富士カレーライスと結びつき、カレーライスをになりました。どんなことでも、やればのやりとりを行う部分）でどんな遺伝子

山を思い出すと、登った時に山頂で見た見ただけで強烈なストレスに襲われます。

私は解決法がわからないような問題にできるものですね。こんなことは無理だがどんな働きをしているかを明らかにし記憶研究の最新成果にはどのようなものアイドルスターの顔を思い出す、といった連合した記憶を引き離すこの技術を使えぶつかったとき、まず徹底的に考え、そろう、と思うことでも、挑戦すれば案外ていきました。そして2000年ごろ、研がありますか。

ものです。このときAとBの記憶痕跡細ば、カレーライスを見ても大地震の記憶れでもわからないときはいったんそこで良い結果が得られるものです。

究の方向をシフトさせ、「どのようにし私たちの研究室は2015年に、マウスを胞は、かなりの部分が重複しています。

がよみがえらず、この人をトラウマのス打ち切って放っておきます。そうするとアメリカでの研究内容を教えてください。て記憶が脳に蓄えられるか」という、よ使って、偽の記憶を人工的につくること

私たちは重複する記憶痕跡細胞の集団トレスから解放できると考えられます。

数日後、時には数か月後、リラックスし神経科学を基礎から学びながらの研究り根源的な研究テーマに取り組むことにに成功しました。脳の神経細胞を操作すの活動だけを抑え、両方の記憶の連合を記憶研究の成果を日常的に生かせる方法ているときに良いアイデアを思いつきまでした。最初に研究に使ったのは軟体動しました。

ることによって、もともと独立していて外すことに成功しました。その後、Aとがあったら教えてください。

す。私の場合は、温泉の露天風呂に入っ物のアメフラシです。神経細胞をもち、記憶が神経細胞のネットワークからできて何の関連もない2つの記憶を結びつけるBは独立した記憶として残ります。富士

私たちの研究成果ではありませんが、もちろん記憶もします。長期記憶がつくいることはいつごろからわかっていたのでことができたのです。

山に登った記憶とアイドルスターの顔は、寝ているとき、あるいはボーッとしていも、勉学や仕事にとって大事なんです。

られるときに、アメフラシの神経細胞のすか。

その方法を簡単に説明しましょう。最何の関係もないものになったわけです。

るとき、脳の中では数時間前に体験した※ 1分子生物学…生命現象を分子レベルで理解しようとする質などの物理・化学的な反応から説明しようとする。現ほ にゅう■■記 憶を結びつけたり引き離したり、自由に操る

写真：大川宜昭中でどういう遺伝子が発現するのか（ど人間の神経細胞は脳全体で1000億個

初に2つの関係のない記憶をマウスに覚

この技術は将来的にいくつかの応用がことと同じ脳活動のパターンが再現されういう遺伝子にスイッチが入ってタンパ以上あるといわれます。ある1つの記憶えさせます。この段階では2つの記憶は、考えられますが、その一つとしてPTSDることがわかっています。この現象をリク質がつくられるのか）、いわゆる記憶に対しては、そのなかのほんの一部の神記憶痕跡細胞（ネットワークをつくり記（心的外傷後ストレス障害）の治療に役プレイといい、記憶が強く脳の中に蓄え遺伝子を見つける研究を始めました。

経細胞が瞬時に選ばれ、ネットワークが憶を形成している細胞群）が異なります。

立つ可能性があります。たとえば、大地られるときに必要です。過去の記憶も同記憶には、短期記憶と長期記憶がありできて記憶がつくられます（図2）。別一部は重複しているけれど、基本的にはます（図1）。短期記憶がなぜ長期記憶にの記憶をするときは、別の組み合わせの異なる細胞群です。両方の記憶を別々になるかというと、学習をしたときに神経神経細胞が選ばれ、それぞれの記憶ごと覚えさせた後に、特殊な方法でそれぞれ細胞内で特定の遺伝子が発現するからでにこの組み合わせが異なります。このこの記憶痕跡細胞を同時に活動させると、2研究者をめざすなら、好きな分野を選んでください。研究はつらく、ほとんど失敗の連続なので、好きでないと続けられないからです。成果が出て発す。そこで、学習したときに発現した遺とは1949年ごろから仮説として唱えらつの記憶を連合させることができました。

伝子をすべて採取しました。さらに、それていたのですが、実験的にはっきり実2つの記憶が結びつくことによって、マウのうちの1つの遺伝子が、実際に長期記証されたのは2012年のことです。

スは実際に体験したことがない記憶をもかい ば憶の形成に重要だということを明らかに記憶の中枢である海馬に、仮に1億個し、それをアメリカの学術雑誌『Cell』にの神経細胞があるとして、そのうちの5％2017年1月には、同様にマウスを使い、発表して、私の記憶研究における最初のが1つの記憶をつくるとしましょう。す

これとは逆に連合した記憶を引き離すこ大きな成果となりました。

ると、20個の記憶で海馬の細胞を使い切っとができるという研究成果を発表しましセ ル

つことになったのです（コラム参照）。

ます。こうした脳の働きが、アイデアやひらめ閃きをもたらしてくれるようです。ているときが多いです。睡眠もリラックス

学問。細胞内でみられる生命現象を、遺伝子やタンパク代生物学の基礎となっている。

※ 2エリック・カンデル…エリック・リチャード・カンデル（Eric Richard Kandel）。神経学者。神経系の情報伝達に関する発見で 2000 年にノーベル生理学・医学賞を受賞。

世界の超一流をめざして、好きなことをやろう！

表されるのは、そのなかの偶然うまくいったものや、数少ない成功をまとめて成果としたものです。これと矛盾するようですが、研究は長く続けていれば必ず成果が出て成功すると思います。研究者として結果を出せない人は、良い成果が出る前にあきらめてやめてしまった人だと、私は経験を通して感じています。そして、研究をするからには、世界の超一流をめざす意識をもってください。自分はこれぐらいだろうと思っている人は、自らガラスの天井をつくってしまっています。それでは限界を超えることはできません。

文：上浪春海 写真：浅賀俊一 図：カサネ・治