在經歷某件事情時，大腦中的特定神經細胞會隨著這種經歷被激活，並轉化為記憶痕跡細胞，由此來保存記憶。當相同的記憶痕跡細胞再次被激活時，就會喚起相應的記憶（圖1）。近年來已經可以通過光遺傳學和基因操作的方法，人為激活小鼠的記憶痕跡細胞，強製喚起某種記憶，或者通過抑制記憶痕跡細胞的活動來阻止某種記憶。
日本富山大學研究生院醫學藥學研究部的大川宜昭講師和井之口馨教授等人組成的研究小組新開發了光測量技術，通過在自由行動的小鼠腦内同時激活兩種不同的記憶痕跡細胞，人為獲得了兩種記憶的神經細胞群特有的活動，並成功觀察到了新經歷某件事時，記憶在大腦内保存的情形，以及記憶固定下來的情形。
圖1：記憶痕跡細胞的活動與記憶之間的關係
圖中表示記憶被編碼成記憶痕跡細胞在大腦内保存的情形。灰色圓圈表示神經細胞，綠色圓圈表示學習時活動的神經細胞，即記憶痕跡細胞，閃電表示大腦細胞正在活動。如果綠色的神經細胞同時活動，就能想起學習時形成的記憶。海馬CA1區域是掌管經歷和位置資訊等的大腦部位。
經歷會在大腦的海馬體內形成記憶，不過，此前受實驗的限制，科學家未能觀察到由海馬體保存記憶的神經細胞轉化而來的記憶痕跡細胞的群體活動，一直不清楚記憶是如何在大腦内被作為資訊處理的。
此次，研究小組確立了將自由行動的小鼠的海馬體中記憶痕跡細胞的活動轉換為光的觀察技術。利用該技術觀察記憶痕跡細胞的群體活動發現，記憶痕跡細胞群中存在多個亞群。
當記憶經歷的新事件時，各個亞群會根據形成整體記憶的具體資訊錯開活動時間，而且其中一部分亞群會在睡眠過程中自發地重新活動起來，在喚起記憶時會再次優先活動。這表明，經歷新事件時的記憶作為由記憶痕跡細胞構成的多個亞群顯示的活動保存在大腦内，這些記憶在睡眠過程中被固定下來，同時負責在需要時回憶起對事件的整體記憶。
此次的研究成果圍繞日常生活中經歷的記憶，明確了大腦内的神經細胞是如何活動，並將其作為經歷過的記憶固定下來的。為科學理解記憶的本質做出了貢獻，有望應用於高效率的記憶學習方法以及阿爾茨海默型癡呆症等記憶障礙的早期診斷。
相關論文已於2019年6月14日發表在英國科學期刊《自然通訊》（Nature Communications）的網路版。
(日文全文)
文：JST客觀日本編輯部
