投稿者: 最近の研究では、記憶は脳内に保存されるだけではないことが示唆されており、認知に関する重要な疑問が提起されている。
私たちの生活はパターンを中心に回っています。目覚めた瞬間から赤信号で止まる瞬間、そして夕食の席に着くまで、日々の行動のリズムが、私たちを取り巻く環境との関わり方を左右します。こうした繰り返しの経験は、脳が記憶をいかにうまく保存し、学習するかにさえ影響を与える可能性があります。
ニューロンは神経系に存在する特殊な細胞で、情報を繰り返し受け取ると、より強く長持ちする記憶を作り出す傾向があります。これはサッカー選手が新しい技を学ぶのに似ています。最初は失敗するかもしれませんが、時間をかけて上達します。最近、ニューヨーク大学（NYU）の研究者たちは、この「マスド・スペースド効果」と呼ばれる現象が頭蓋骨だけに限ったものではないことを発見しました。腎臓細胞と神経細胞も同様の分子記憶を保持しています。2024年11月にNature Communications誌に発表されたこの発見は、がん細胞のパターン認識を優先するために化学療法のタイミングと投与量を調整するなど、将来的な治療の最適化に役立つ可能性があります。
「これは、病気と健康について全く新しい考え方を開くものです」と、ニューヨーク大学の分子哲学者で本研究の共著者であるニコライ・ククシュキン博士は述べています。「私たちが発見するのは、これまで互いに関連しているとは考えられていなかった生物学の様々な分野が、実はすべて同じプロセスの一部であるという点です。」
一部の研究者にとって、これらの発見は、意識がニューロンだけではなくすべての細胞で発生する可能性があることを示唆しており、意識についての理解に関して重要な疑問を提起している。
ククシュキン氏と彼のチームは以前、ウミウシのニューロンにおける細胞記憶を研究していました。カリフォルニアアメフラシ（Aplysia californica）は、ニューロンの内部構造や原理を研究するのに最適なシンプルな神経回路を持っています。ニューヨーク大学の神経科学者で本研究の共著者であるトム・カルー博士は、数十年にわたりこの軟体動物の脳を研究し、脳がどのように情報を蓄え、アクセスするのかを解明しようと努めてきました。チームの過去の研究は、ニューロンがどのようにパターンを解明し、特定の化学刺激に反応するかを明らかにしていました。
しかし、ククシュキン氏が細胞生物学のバックグラウンドを研究室に持ち込むまで、チームは脳以外の細胞もこの集中-空間効果の恩恵を受けるのではないかと考え始めた。この心理学的概念は140年以上も前から存在し、一度に情報を吸収するよりも、複数の小さな間隔をあけた集中学習を好むとされている（先生がただ早く勉強しなさいと小言を言っているわけではない。試験前の徹夜は脳に悪影響を与える）。ククシュキン氏は、ニューロンは独特ではあるものの、体内の他の細胞と同様に機能することをチームに指摘した。
「ニューロンは本当に特別なものです。初めてのボーイフレンドのことや、お父さんに膝に抱かれた時のことを覚えているのは、まさにニューロンです」とカリュー氏は言います。「でも、体内のすべての細胞は同じ構成要素から構成されていて、一度ならず起こった空間を記憶するには、体内のすべての細胞が何らかの構成要素を持っている必要があるんです。」
私たちの生活経験を構成する記憶とは異なり、細胞記憶は、細胞が環境に適応するのに役立つ化学信号を記憶します。非神経細胞におけるこの種の記憶をさらに調べるため、研究チームは腎臓細胞と神経細胞を2種類の化学信号パターンに曝露しました。1種類の大きなパルスと、一定間隔で拡散する複数の小さなパルスです。また、記憶に関連する重要なDNA結合タンパク質に光る分子を埋め込みました。細胞がパターンを記憶できた場合、この分子は懐中電灯のように光りました。
詰め込み学習は、教室で学ぶのと同じくらい、細胞にも効果がないことが判明しました。化学物質を短時間の連続照射で細胞に与えると、細胞はより明るく、より長く光りました。化学物質を一度に照射すると、細胞の光はより速く消えました。ククシュキン氏の驚きは、照射間隔を短くすることで、細胞の記憶反応が劇的に変化したことです。わずか数分でも照射時間を調整すると、細胞が化学物質に初めて照射されてから数日間も光が持続するようになりました。
「これがうまくいくとは思っていませんでした」と彼は言う。「これらの細胞全てが数分で活動するとは考えられません。細胞生物学では1時間というのは、いわば話の始まりの目安です。しかし、これらの細胞は3分や10分といった時間を認識し、訓練期間よりもはるかに長い反応を示すことが分かりました。」
ククシュキン氏は、細胞がこうした微妙なパターンの違いに敏感になることで、将来、私たちの体に対する見方が変わる可能性があると述べています。脳はもはやパターンを認識する唯一の存在ではないのかもしれません。つまり、食事や運動の間隔など、私たちが体に経験や刺激を与える方法が、細胞がその経験をどれだけ長く記憶しているかに影響を与える可能性があるのです。
「こうしたパターンは私たちの生活のいたるところに見られるので、考慮する価値があると思います」とククシュキン氏は言う。「運動の仕方、食べるもの、物事の組み合わせや順番といった些細な違いが、食べたものや行ったことといった直接的なものよりもずっと長く続く影響を及ぼす可能性があるのです。」
しかし、化学信号に対するこれらの特殊な反応は、細胞の意識と認知に関する難しい問題も引き起こします。ボン大学のフランティシェク・バルスカ博士によれば、細胞の記憶形成能力は、すべての細胞がある程度の独立した意識を持っている可能性があるという考えを裏付けています。彼は、意識の細胞基盤 (CBC) 理論、つまり最小の生物にも意識があることを提案する仮説を定義する基礎論文の共著者です。
バルスカ教授は、約40億年前に出現した最初の細胞は、感覚を持っていたために生き残ったと考えている。このレンズを通して、細胞は外部環境をナビゲートするために学習し、記憶を作成し、意思決定を行うことができます。この理論は、細胞が独自の膜に包まれており、細胞内での個人的な経験から外界を分離しているという考えに基づいています。
「細胞やあらゆる生物が環境を理解するには、感覚が不可欠です。そして、環境を理解しなければ、それらは生き残ることができません」と彼は言います。 「CBC理論の観点からすれば、細胞、つまり体内のあらゆる細胞が学習し、記憶などを持つことができるのは驚くべきことではありません。」
しかし、バルスカの理論は意識の分野では物議を醸している。これは、意識を脳やニューラル ネットワークに基づいていない数少ないフレームワークの 1 つです。一部の科学者は、CBCには証拠が不足していると信じており、2024年のEMBOレポート書簡で概説されているように、バルスカ氏と彼の共著者らは現象を説明する「もっともらしいメカニズム」を提示していない、と述べている。
このテーマに関しては何百もの異なる理論があり、意識の定義は終わりのない謎かもしれません。今のところ、ククシュキン氏とカリュー氏は、記憶を保存する腎細胞が意識を持っている可能性については依然として懐疑的である。その代わりに、彼らは細胞が認知機能を持っていると信じており、これをククシュキン氏は「情報処理」と定義しています。
「細胞は非常に賢いのです」と彼は言います。 「しかし、私たちが意識に到達したとき、私たちは異なる次元の複雑さについて話しているのだと思います。」
分子記憶が残っているということは、細胞が実際に自分で考えることができることを意味するかどうかにかかわらず、研究者らは、最終的にはパターンが肥満や免疫系などの生物学的問題の解決にどのような役割を果たし得るのかを探求し、将来の潜在的な健康解決策への希望をもたらすことに興奮している。
Reference : Your Cells Can ‘Remember’—Meaning Your Entire Body Could Be Conscious, Some Researchers Suggest
https://www.popularmechanics.com/science/a70578341/memory-cells-consciousness/
