In Search of Memory

1. ウィーンから神経科学への旅路：個人的経験が科学的探求を形作る

「予見も言葉も持たなかったが、『ついに自由だ』と感じた。そしてその感覚は今も続いている。」

ナチス占領下のウィーンからの脱出：エリック・カンデルの幼少期の経験は、後の科学的探求に深く影響を与えた。クリスタルナハトのトラウマとアメリカへの逃避は、彼の心に消えない痕跡を残し、記憶と人間の心の働きに対する生涯の興味を引き起こした。

教育と初期のキャリア：カンデルの旅路は、フラットブッシュのイェシーバからハーバード大学へと続き、そこで歴史と文学を学んだ後、精神分析に引かれ、最終的には神経科学に進んだ。記憶の生物学的基盤に対する好奇心が、彼を医学の訓練と神経生物学の研究へと導いた。

主要なメンターと協力者：カンデルのキャリアを通じて、ハリー・グランドフェストのような影響力のある人物からの指導を受け、「一つの細胞ずつ脳を研究する」ことを奨励された。また、オールデン・スペンサーやジェームズ・シュワルツとの協力も、彼の科学的探求のアプローチを形作り、神経科学の分野で画期的な発見をもたらした。

2. 記憶の細胞基盤：単純なシステムの研究が普遍的な原理を明らかにする

「ミルナーが残したところから始めたかった。彼女がH.M.で見つけられなかった人、場所、物に対する長期記憶の形成という最も複雑で興味深い側面に取り組みたかった。」

アプリシアをモデル生物として：カンデルは、単純な神経系と大きく識別しやすいニューロンを持つ海のナメクジ、アプリシア・カリフォルニカを実験対象として選んだ。この決定により、学習と記憶の細胞メカニズムを前例のない詳細で研究することが可能となった。

主要な発見：

• アプリシアの鰓引っ込み反射は、習慣化や感作といった単純な学習形態によって修正可能
• これらの行動変化は、特定のニューロン間のシナプス強度の変化に対応
• アプリシアでの学習を支える分子メカニズムは、後に人間を含むより複雑な生物でも保存されていることが判明

単純なシステムに焦点を当てることで、カンデルとその同僚は、種を超えて適用される記憶形成の基本原理を明らかにし、人間の記憶と認知の深い理解の基礎を築いた。

3. シナプス可塑性：学習と記憶の分子メカニズム

「カハールのアイデアと私の初期の学習と記憶の研究は、行動主義者が使用した学習パラダイムに基づいていた。行動主義者は主に知識がどのように獲得され、短期記憶に保存されるかに焦点を当てていた。」

シナプス可塑性とは、経験に応じてニューロン間の接続が強化または弱化する能力を指す。カンデルの研究は、このプロセスが学習と記憶の基礎的なメカニズムであることを明らかにした。

シナプス可塑性の主要な側面：

• 短期的な変化は、シナプスでの既存のタンパク質の修正を伴う
• 長期的な変化は、新しいタンパク質合成と遺伝子発現を必要とする
• 刺激の異なるパターンは、シナプス接続の強化（増強）または弱化（抑圧）を引き起こす

カンデルの研究は、シンプルな神経系と複雑な神経系の両方で同じ基本的なシナプス可塑性のメカニズムが機能していることを示し、種を超えた学習と記憶の理解に統一的な原理を提供した。

4. 短期記憶から長期記憶へ：タンパク質合成と遺伝子発現の役割

「空間記憶に関して、地図が空間記憶と相関するという直接的な遺伝的証拠を得た。さらに、アプリシアの鰓引っ込み反射に基づく単純な暗黙の記憶と同様に、地図の取得（数時間保持する）と長期的に安定した形で地図を維持するプロセスの間には区別があることがわかった。」

短期記憶は既存のシナプス接続の一時的な変化を伴い、長期記憶は新しいタンパク質の合成と特定の遺伝子の活性化を必要とする。

主要な発見：

• 転写因子CREBは、短期記憶を長期記憶に変換する上で重要な役割を果たす
• 繰り返しの刺激は、シナプス成長に必要なタンパク質を生成する遺伝子の活性化を引き起こす
• 長期記憶の保存には、新しいシナプス接続の形成が不可欠

カンデルの研究は、短期記憶から長期記憶への移行が、細胞シグナル伝達経路、遺伝子発現、およびシナプスの構造変化の複雑な相互作用を伴うことを明らかにし、記憶障害の治療や認知機能の向上に深い影響を与えた。

5. 明示的記憶と海馬：脳内の空間マッピング

「オキーフは1971年に海馬で場所細胞を発見し、ブリスとロモは1973年に海馬で長期増強を発見したが、両者を結びつける試みはなされていなかった。」

海馬は、特に空間情報を含む明示的記憶の形成に重要な役割を果たす。カンデルの研究は、以前は別々に考えられていた二つの研究分野を結びつけた。

1. 場所細胞：動物が特定の場所にいるときに発火する海馬のニューロン
2. 長期増強（LTP）：シナプス強度の長期的な増強

主要な発見：

• 海馬での空間地図の形成と維持は、他の記憶形態と同じ分子メカニズムを伴う
• 注意とドーパミンシグナルは、これらの空間表象を安定させるために重要
• 海馬は、環境の認知地図を作成し、ナビゲーションや記憶の呼び出しに柔軟に使用できる

この研究は、記憶の細胞メカニズムと高次認知機能の間の橋渡しを提供し、脳が世界に関する複雑な情報をどのように表現し、記憶するかについての洞察を提供した。

6. 感情の神経生物学：恐怖と安全の理解

「安全訓練を受けたマウスの外側核を調べたところ、長期増強の反対、すなわち音に対する神経反応の長期抑圧が見られ、扁桃体への信号が劇的に減少したことを示唆していた。」

恐怖と安全は、進化の深い根を持つ基本的な感情状態である。カンデルのマウスにおける学習された恐怖と安全の研究は、これらの感情の神経回路と分子メカニズムを明らかにした。

主要な発見：

• 扁桃体は恐怖関連情報の処理に中心的な役割を果たす
• 学習された恐怖は、扁桃体の外側核でのシナプス強化を伴う
• 学習された安全は、同じシナプスの弱化と線条体の報酬関連回路の活性化を伴う

この研究は、感情の神経基盤に光を当てるだけでなく、不安障害の治療や心理的健康の促進に新たな道を開いた。

7. 神経科学の視点から見る精神疾患：新しい治療アプローチ

「分子生物学は、精神医学に対して神経学に対してすでに始めたことを成し遂げる準備ができている。」

精神疾患：統合失調症やうつ病などの精神疾患は、理解と治療が長い間困難であった。カンデルの研究は、神経科学と精神医学のギャップを埋め、これらの障害の生物学的基盤に新たな洞察を提供した。

主要なアプローチ：

• 遺伝子改変マウスを使用して、統合失調症の作業記憶欠損などの精神疾患の側面をモデル化
• 精神疾患におけるドーパミンシグナルと特定の受容体サブタイプの役割を調査
• 成人脳の神経新生を抗うつ薬治療のターゲットとして探求

分子神経科学のツールと概念を精神疾患に適用することで、カンデルとその同僚は、精神疾患のより効果的でターゲットを絞った治療法の開発に新たな可能性を開いた。

8. 心理学と生物学の橋渡し：新しい心の科学

「新しい心の科学は、意識の謎、特に各人の脳がどのようにして独自の自己意識と自由意志の感覚を生み出すかという究極の謎に迫ろうとしている。」

新しい心の科学は、心理学、神経科学、分子生物学の洞察を統合し、精神過程の包括的な理解を目指している。カンデルの仕事は、これらの学問分野を橋渡しする上で重要な役割を果たしている。

主要な側面：

• 認知心理学の発見を神経科学研究に組み込む
• 動物モデルを使用して複雑な認知過程を研究
• 分子および遺伝的技術を適用して精神現象を調査

この学際的アプローチは、脳と行動の関係に対するより微妙な理解をもたらし、心身の分離に関する伝統的な概念に挑戦し、意識と自由意志に関する長年の哲学的問題に新たな視点を提供した。

9. 基礎研究から臨床応用へ：記憶薬の可能性

「バイオテクノロジーの時代は、精神疾患を持つ人々の治療のための新薬開発に大きな可能性を秘めている。」

基礎研究の臨床応用：カンデルのキャリアの原動力となっている。彼の記憶の分子基盤に関する研究は、記憶障害の治療法を開発するためのメモリーファーマシューティカルズの設立につながった。

主要な開発：

• 記憶と認知機能を向上させる分子ターゲットの特定
• 加齢による記憶喪失やアルツハイマー病の初期段階に対抗する薬の開発
• さまざまな神経学的および精神的障害の治療のための認知強化剤の可能性を探る

記憶強化薬の開発は倫理的な問題を提起するが、認知機能の低下や精神疾患に苦しむ何百万人もの人々の苦しみを和らげ、生活の質を向上させる可能性も秘めている。カンデルの仕事は、基礎科学研究が医療の革新を推進し、人間の健康を向上させる可能性を示している。

最終更新日: September 5, 2024