ネコぶんこ

June 17, 2011 ― USC Viterbi School of Engineering scientists have developed a way to turn memories on and off―literally with the flip of a switch.

USC - Viterbi School of Engineering - Restoring Memory, Repairing Damaged Brains

2011年6月17日――南カリフォルニア大学(USC)ビタビ工学部の科学者は――文字通りスイッチの切り替えで――記憶をオン、オフする方法を開発した。電気的な方法で記憶に関連した神経信号を複製し、薬物の投与されたラットが忘れていても、長期の学習結果に基づいたラットの脳機能を複製することができた。

「スイッチをオンにすれば、ラットは覚えている。そのスイッチをオフにすれば、ラットは忘れる」と話すのはUSCビタビ工学部生物医学科のセオドア・ベルガーだ。

ベルガーは『Journal of Neural Engineering』で発表される論文の筆頭著者である。彼のチームはウェイクフォレスト大学の科学者と共同で、海馬として知られる脳の領域とそれの学習における役割についての最新の研究を主に行なっていた。

実験で、研究者はラットに何本かのうちひとつのレバーを押せば報酬が得られる作業を覚えさせた。ウェイクフォレストの生理・薬理学科サム・A・ディードワイラー率いる実験調査チームは、埋め込まれた電気的な探針を使い、ラットの脳活動で変化している部分を海馬のCA3とCA1領域のふたつに特定した。研究者の先行研究によれば、学習過程の中で、海馬は短期記憶を長期記憶へと変化させる。

「海馬では」ベルガーは言う「長期記憶ではなく、まだ短期記憶だ」。CA3とCA1は長期記憶を生成するために相互作用を行なうことが、先行研究で示されている。

薬物を投与し、実験者はふたつの領域間に起こる通常の神経相互作用を妨害した。訓練を行なったラットは長期記憶による行動を行なわなくなった。

「ラットは『最初に左側を押し、次に右側を押す、あるいはその逆を行なう』という行動を記憶していた」ベルガーは続ける「そして彼らはレバーを押せば水が得られると覚えていたが、彼らは左か右を5〜10秒押すということしか覚えていなかった」

ベルガー率いる義肢研究チームは作製したモデルから開発を重ね、CA3とCA1の相互作用パターンを複製する人工海馬システムを開発した。

チームが記憶を符号化する機能をプログラムした電子機器を起動すると、薬物の影響を受けているラットに長期記憶による行動が戻った。

さらに、研究者は人工器官とそれを補助する電極が通常の動物が持つ機能している海馬に埋め込まれたなら、その機器は脳の内部で行なわれている記憶機能を強化できると、通常のラットの記憶能力が強化されたことから示した。

“これら総合的な実験モデルによる調査で、神経情報の符号化において人工神経でリアルタイムに符号化過程の識別や操作を行ない、認知や記憶といった機能の修復や強化さえ可能であるということを初めて十分な情報で示せた。”と論文は伝えている。

アルツハイマー病、脳卒中、あるいは怪我からの機能回復に役立つ可能性のある人工器官を開発するため、ベルガーとディードワイラーは次にラットでの結果を霊長類(サル)で再現する実験を行なう。

論文の題名は『A Cortical Neural Prosthesis for Restoring and Enhancing Memory』である。ディードワイラーとベルガー以外にも、USCからバシリス・Z・マーメアリス生医学教授、ドン・ソン助教授、ウェイクフォレスからロバート・E・ハンプソン助教授、アヌーシュカ・グナワラデナ博士研究員が筆者である。

ベルガーは工学部でデビッド・パッカードの講座を担当し、USC神経工学研究所の責任者で、全米科学財団の擬生極小電子システム工学研究所(National Science Foundation Biomimetic MicroElectronic Systems Engineering Research Center)の参事を務め、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)とAAAS(アメリカ科学振興協会)、そしてAIMBE(American Institute for Medical and Biological Engineering)に参加している。

6月16日の木曜日から7月16日まで、本論文はhttp://iopscience.iop.org/1741-2552/8/4/046017でダウンロードできる。

これは『脳のメモリー拡張技術、ついに実現 : ギズモード・ジャパン』で紹介されていた記事の元記事を訳したものですぅ。