知的障害による記憶障害の原因は海馬のリプレイ異常

理化学研究所

知的障害特有の海馬

 知的障害の患者は、電位依存性ナトリウムチャネルNav1.2をコードするSCN2A遺伝子に高い頻度で新生変異が同定されています。マウスが空間を探索すると、それぞれの場所に対応した海馬の場所細胞が順番に活動します。その後の休憩中に、マウスの場所細胞は同じ順番で時間的に圧縮されて再生されます。この現象をリプレイといい、リプレイによって空間記憶が脳に固定されることが知られています。

理研による研究

 理化学研究所(理研)脳神経科学研究センター神経回路・行動生理学研究チームと神経遺伝研究チームは今回、国際共同研究チームを結成し知的障害の患者の一部で見られる記憶障害を引き起こす脳のメカニズムについて研究しました。

記憶リプレイ異常

 研究チームは、空間記憶に障害を引き起こしリプレイが出来なくなるマウスを人為的に作成し、知的障害を持つマウスとしてその脳を調べました。その結果、探索行動中の場所細胞に異常は見られず、脳波に同期した鋭波と呼ばれるリプレイに異常のあることが分かりました。この結果、記憶リプレイの異常が記憶障害の原因として関与する可能性が示されました。

記憶の形成と保存

 脳の海馬は記憶をつかさどり、空間の記憶だけでなく「いつ、どこで、なにが」起こったかなどのエピソード記憶など、さまざまな記憶の形成と保存に関わっています。空間記憶においては、それぞれの場所に応じて場所細胞が次々と活動します。マウスはその後の休憩時に、探索中に活動した場所細胞を同じ順番でリプレイし、記憶を固定させます。記憶の固定は、海馬の脳波のうち鋭波に同期してなされることが知られています。意図的に鋭波を乱すことで、記憶障害が発生することも、マウスの実験で確認されています。

SCN2A遺伝子の破損

 SCN2A遺伝子の破壊されたマウスと正常なマウスを迷路で走らせ、餌による報酬を用いて学習能力を調べました。その結果、SCN2A遺伝子の破壊されたマウスは訓練を13日間続けてもゴールできず、正常なマウスに比べ学習能力の低いことが判明しました。さらに、SCN2Aを破壊したマウス海馬からの鋭波に合わせて活動する場所細胞の集団(パルブアルブミン陽性介在神経細胞)が、正常なマウスに比べて減少していることがわかりました。

記憶障害の原因解明

 以上の結果から、空間記憶障害においては抑制性を示す介在神経細胞が活動し、場所細胞のリプレイに異常が生じることで空間記憶障害が引き起こされる可能性が示されたのです。今後は、リプレイの異常が起こる過程を細かく調べることで、知的障害発症メカニズムへの理解が深まることが期待できます。