科學研究 - 「事如春夢了無痕」的機制終於搞清楚了！

在日本科學技術振興機構（JST）的戰略性創造研究推進項目中，名古屋大學環境醫學研究所的山中章弘教授等人組成的研究小組發現，大腦中產生黑色素濃縮激素的神經（MCH神經）會在快速眼動睡眠期間消除記憶。

透過此前的研究已經知道，MCH神經參與進食行為及睡眠和清醒的調控，但一直不清楚其對記憶的影響。

此次，研究小組把利用超小型顯微鏡獲得的神經活動記錄應用於小鼠發現，MCH神經有3種類型，分別是在快速眼動睡眠期間活動的MCH神經、在清醒時活動的MCH神經，以及在快速眼動睡眠期間和清醒時都會活動的MCH神經。另外，研究小組還利用可以操控特定神經活動的光遺傳學和化學遺傳學方法應答，MCH神經的活動會抑制對記憶至關重要的海馬體的神經活動，而且在快速眼動睡眠期間活動的MCH神經會消除記憶。

我們的睡眠節律一般會在起牀前重複進行淺睡眠，即快速眼動睡眠，此次發現的在快速眼動睡眠期間活動的MCH神經被認爲是讓人立即忘記醒來之前的夢境内容的終極因數之一。透過應用該機制，消除作爲心理創傷留下來的恐懼心理和恐怖經歷等記憶，有望爲冶癒創傷後壓力疾患（PTSD）的臨牀應用做貢獻。

該研究小組結合小鼠的記憶行為及光遺傳學和化學遺傳學方法進行了實驗，發現激活MCH神經的活動時，記憶會被消除，抑制MCH神經的活動時，記憶會被保留下來。尤其是記憶的中樞區域海馬體負責的記憶，MCH神經會消除該區域的記憶。

爲了明確該機制，研究小組利用小鼠的大腦，透過光遺傳學方法激活了延伸至對記憶至關重要的海馬體的MCH神經末端，發現海馬體的神經活動受到抑制（圖1）。

圖1：下視丘的MCH神經與海馬體的神經活動受抑制情況

接下來，研究小組調查了MCH神經的活動會隨着睡眠和清醒狀態發生什麼變化。透過一邊利用光纖亮度測量法測量神經活動，一邊利用腦電波和肌電圖判斷睡眠和清醒狀態發現，在快速眼動睡眠期間，小鼠的MCH神經活動會強化。另一方面，在清醒時，MCH神經也會以較弱的強度活動，因此研究小組又在單個細胞水平上進一步調查了MCH神經在睡眠和清醒狀態時的活動。研究小組利用小鼠頭部佩戴的重約2g的超小型顯微鏡，逐個細胞記錄了MCH神經在腦内的活動，發現MCH神經存在3種類型，分別是①在清醒時活動的MCH神經、②在快速眼動睡眠期間活動的MCH神經和③在清醒時及快速眼動睡眠期間均會活動的MCH神經（圖2）。

圖2：MCH神經的活動隨着睡眠清醒狀態的變化而發生的變化

此外，爲調查記憶與MCH神經活動之間的關係，研究小組透過評估小鼠記憶的新物體識別試驗讓小鼠記憶物體後，實施了激活或者抑制MCH神經活動的實驗。利用光遺傳學和化學遺傳學方法激活MCH神經的活動後應答，即使曾一度形成記憶，但激活MCH神經後記憶依然會被消除。另一方面，抑制MCH神經的活動後應答，記憶得到強化（圖3左）。不僅是新物體識別試驗，利用條件性恐懼試驗形成的恐懼記憶也獲得了同樣的結果。

另外，爲調查記憶保留期間的睡眠與MCH神經活動的關係，研究小組讓小鼠記憶物體後，比較了1）僅在快速眼動睡眠期間抑制MCH神經活動時、2）僅在非快速眼動睡眠期間抑制MCH神經活動時，以及3）僅在清醒期間抑制MCH神經活動時的記憶。比較發現，僅1）在快速眼動睡眠期間抑制MCH神經的活動時記憶得到強化。但在2）非快速眼動睡眠期間和3）清醒期間即使抑制MCH神經的活動對記憶也沒有影響（圖3右）。