脳の伝達手法の解明

私は昔から脳に興味を持っていましたが、依然としてブラックボックスのような感じがしています。

脳からの電気信号が色々な器官を動かしたりしていますが、それがどういう情報なのかをどうやって分かるのかなど、色々な部分が不明なままです。

神経細胞はシナプスで繋がっており、ひとつの神経細胞が「発火」するとそれにつながる別の細胞へと電気信号が送られるという事はよく知られています。しかしこの単純なモデルでは解明できていないことも多く、例えば神経細胞の発火のどこに情報が載せられているかなどは分かっていません。

神経細胞による情報の符号化を説明しようとした理論は2つあり、「発火率表現」モデルと「タイミング表現」モデルというものです。

発火表現モデルは、一定期間に何回スパイク（神経細胞の発火）が起きるかに情報が載せられているという考えかたです。一方タイミング表現モデルでは、モールス信号のようなさまざまな発火パターンがあり、そのパターンに情報が載っていると考えるものです。

このタイミング表現モデルには難問があり、次に発火するまでの期間が長いか短いを判断する基準が必要となります。つまりメトロノームのように一定のリズムを刻む何かが脳に備わっている必要があるのです。

脳の時を刻むクロックは、ガンマ振動と呼ばれる半規則的な脳波に存在するという考えもありますが、このクロックは一定のリズムを刻んでいるわけではないようです。まぶしい光など、その人の体験に応じて早くなったり遅くなったりする可能性があります。

ブラウン大学でガンマ振動を研究しているグループは、ある程度一定した頻度で発火するだけでなく、どんな刺激下でも発火頻度を保つ神経細胞を発見しました。

このグループは過去の実験で、人工的に自然なガンマ振動をマウスに引き起こすことによって、マウスのひげの感度が良くなったことを実証しています。わずかな感触も感知できるという事は、より注意深くなったと解釈できます。

今回の研究でも、マウスのひげにかすかに触れる実験を実施しましたが、グループはこのプロセスにおいて抑制性神経細胞の役割に注目しました。

抑制性神経細胞は、周りの神経細胞の活動を制御し、脳内に過剰電流が流れないようにしている細胞で、脳内におけるガンマ振動の一因にもなっています。

研究グループはこの抑制性神経細胞を3種類発見し、そのうちのひとつがガンマ振動に合わせて驚くほど一定頻度で発火する神経細胞でした。

これによってタイミング表現モデルの可能性がやや高まったという程度で、やはり脳というのはなかなか解明できるものではない様です。