記憶がポジティブまたはネガティブな情動に如何にリンクするかは海馬と扁桃体を結ぶ神経回路が関係し、その神経回路には可塑性があって情動を反転させることが可能

Neuroscientists reverse memories' emotional associations: Brain circuit that links feelings to memories manipulated
https://www.sciencedaily.com/releases/2014/08/140827131658.htm

神経科学者は記憶の情動連関を反転させる：感情を操作された記憶にリンクする脳回路Science dailyより

Most memories have some kind of emotion associated with them: Recalling the week you just spent at the beach probably makes you feel happy, while reflecting on being bullied provokes more negative feelings.

多くの記憶はそれらと関連している何種類かの情動を有しています：あなたがちょうどビーチで過ごした一週間を思い出すことは、多分、あなたは幸せな気分になり、一方、いじめられたことを思うと、多くのネガティブな感情を誘発します。

A new study from MIT neuroscientists reveals the brain circuit that controls how memories become linked with positive or negative emotions. Furthermore, the researchers found that they could reverse the emotional association of specific memories by manipulating brain cells with optogenetics -- a technique that uses light to control neuron activity.

マサチューセッツ工科大学（MIT）神経科学者による新研究は、記憶がポジティブまたはネガティブな情動に如何にリンクすることを制御する脳回路を明らかにしています。さらに、研究者は、それらが光を使用して神経活動を制御する技術、光遺伝学で脳細胞を操作することによって情動的連関の特定記憶を反転させることが出来ることを発見しました。

MIT（Massachusetts Institute of Technology）マサチューセッツ工科大学
optogenetics光遺伝学

The findings, described in the Aug. 27 issue of Nature, demonstrated that a neuronal circuit connecting the hippocampus and the amygdala plays a critical role in associating emotion with memory. This circuit could offer a target for new drugs to help treat conditions such as post-traumatic stress disorder, the researchers say.

雑誌ネイチャーの8月27日号に記載の研究結果は、海馬と扁桃体を結ぶ神経回路が記憶に関連する情動で重要な役割を果たしていることを証明しました。この脳回路は、心的外傷後ストレス障害などの症状を治療する役立つ新薬のための標的を提供することができるだろう。

"In the future, one may be able to develop methods that help people to remember positive memories more strongly than negative ones," says Susumu Tonegawa, the Picower Professor of Biology and Neuroscience, director of the RIKEN-MIT Center for Neural Circuit Genetics at MIT's Picower Institute for Learning and Memory, and senior author of the paper.

「将来的には、人々がネガティブな記憶よりポジティブな記憶をより強く思い出すのに役立つ方法をヒトは開発できるだろうと生物学と神経科学のピカワー教授、MITピカワー学習・記憶研究所の理研-MIT神経回路遺伝学研究センター所長、および論文の筆頭著者、利根川進氏は述べています。

RIKEN-MIT Center for Neural Circuit Genetics　理研-MIT神経回路遺伝学研究センター
MIT's Picower Institute for Learning and Memory　MITピカワー学習・記憶研究所、

The paper's lead authors are Roger Redondo, a Howard Hughes Medical Institute postdoc at MIT, and Joshua Kim, a graduate student in MIT's Department of Biology.

論文の筆頭著者は、MITのハワード・ヒューズ医療研究所ポストドクターRoger Redondo,、およびMIT生物学科の大学院生、Joshua Kim,です。

Shifting memories

記憶の移行

Memories are made of many elements, which are stored in different parts of the brain. A memory's context, including information about the location where the event took place, is stored in cells of the hippocampus, while emotions linked to that memory are found in the amygdala.

記憶は脳の異なる部位に記憶される多くの要素から構築されています。物事が発生した場所につての情報を含む記憶の文脈は海馬細胞に記憶され、一方、情動にリンクする感情は扁桃体でみられます。

memory's context　記憶の文脈

Previous research has shown that many aspects of memory, including emotional associations, are malleable. Psychotherapists have taken advantage of this to help patients suffering from depression and post-traumatic stress disorder, but the neural circuitry underlying such malleability is not known.

以前の研究では、情動連関を含む記憶の多くの側面は順応性があることを示しています。心理療法士は、うつ病および心的外傷後ストレス障害を患っている患者を助けるために、これを使用しているが、そのような順応性の基礎となる神経回路は知られていないです。

Malleability〈人・性質など〉柔順な，順応性のある

In this study, the researchers set out to explore that malleability with an experimental technique they recently devised that allows them to tag neurons that encode a specific memory, or engram. To achieve this, they label hippocampal cells that are turned on during memory formation with a light-sensitive protein called channelrhodopsin. From that point on, any time those cells are activated with light, the mice recall the memory encoded by that group of cells.

本研究で、研究者は、彼らが特定記憶、または記憶痕跡（エングラム）を符号化する神経にタグ付けることができる最近考案した技術を持って順応性を研究することに着手しました。これを達成するために、彼らは、チャネルロドプシンと呼ばれる光感受性タンパク質で記憶形成中にオンをする海馬細胞に標識を付けます。その時点から、いつでも、それらの細胞は光で活性化され、マウスはそれらの細胞群によって符号化された記憶を思い出します。

encode 符号化する
memory engram 記憶痕跡（エングラム）
light-sensitive protein 光感受性タンパク質
channelrhodopsin チャネルロドプシン

Last year, Tonegawa’s lab used this technique to implant, or “incept,” false memories in mice by reactivating engrams while the mice were undergoing a different experience.In the new study, the researchers wanted to investigate how the context of a memory becomes linked to a particular emotion.First, they used their engram-labeling protocol to tag neurons associated with either a rewarding experience (for male mice, socializing with a female mouse) or an unpleasant experience (a mild electrical shock). In this first set of experiments, the researchers labeled memory cells in a part of the hippocampus called the dentate gyrus.

昨年、利根川研究室では、異なる経験をしている間に記憶痕跡を再活性化することによって、マウスに過誤記憶を植え付けるまたは“取り入れる”ためにこの技術を用いた。新研究で、研究者は、記憶の文脈がどのように特定の情動にリンクするかの調査を望んでいた。まず、彼らは、報酬体験（雄マウスのために、雌マウスとの交流）または不快体験（軽度の電気ショック）のいずれかに関係する神経細胞にタグ付けするために記憶痕跡（エングラム）―標識プロトコルを用いた。実験のこの最初のセットで、研究者は歯状回と呼ばれる海馬の部位の記憶細胞に標識を付けた。

false memory過誤記憶
dentate gyrus 歯状回

Two days later, the mice were placed into a large rectangular arena.For three minutes, the researchers recorded which half of the arena the mice naturally preferred. Then, for mice that had received the fear conditioning, the researchers stimulated the labeled cells in the dentate gyrus with light whenever the mice went into the preferred side. The mice soon began avoiding that area, showing that the reactivation of the fear memory had been successful.

二日後、マウスは大きな長方形のアリーナに置かれた。３分間、研究者はマウスが好んだアリーナどの半分かを記録した。次に、恐怖条件付けされたマウスに対して、研究者は、マウスが好ましい側に行くたびに光で歯状回の標識された細胞を刺激した。まもなく、マウスはその領域を避け始めて、恐怖記憶の再活性化が成功したことを示した。

The reward memory could also be reactivated: For mice that were reward-conditioned, the researchers stimulated them with light whenever they went into the less-preferred side, and they soon began to spend more time there, recalling the pleasant memory.

報酬記憶は再活性化することができた。報酬条件づけされたマウスに対して、研究者は、マウスが好ましくない側に行くたびに光でそれらを刺激して、楽しい記憶を思い出して、彼らは、まもなく、そこで多くの時間を過ごした.

A couple of days later, the researchers tried to reverse the mice's emotional responses. For male mice that had originally received the fear conditioning, they activated the memory cells involved in the fear memory with light for 12 minutes while the mice spent time with female mice.For mice that had initially received the reward conditioning, memory cells were activated while they received mild electric shocks.

数日後に、研究者らは、マウスの情動的反応を反転することにした。もともと恐怖条件付された雄マウスのために、研究者はマウスが雌マウスと時間を過ごしているうちに、12分間、光で恐怖記憶に関与する記憶細胞を活性化した。最初に、報酬条件づけされたマウスに対して、軽度の電気ショックを受けているうちに記憶細胞は活性化した。

Next, the researchers again put the mice in the large two-zone arena. This time, the mice that had originally been conditioned with fear and had avoided the side of the chamber where their hippocampal cells were activated by the laser now began to spend more time in that side when their hippocampal cells were activated, showing that a pleasant association had replaced the fearful one. This reversal also took place in mice that went from reward to fear conditioning.

次に、研究者は、再び大きな2ゾーンの領域にマウスを置きます。この時間で、もともと恐怖で条件づけされていて、海馬細胞がレーザーによって活性化された部屋の側を避けていたマウスは、今や、海馬細胞が活性化されたときにその側でより多くの時間を過ごして、楽しい連関は恐怖を入れ替たことを示した。また、この逆転は報酬から恐怖条件づけしたマウスで起こった。

Altered connections

変容した結合

The researchers then performed the same set of experiments but labeled memory cells in the basolateral amygdala, a region involved in processing emotions. This time, they could not induce a switch by reactivating those cells -- the mice continued to behave as they had been conditioned when the memory cells were first labeled.

次に、研究者は、同一のセットの実験を行ったが、情動処理に関与する領域、基底外側扁桃体の記憶細胞に標識を付けた。今回は、彼らは、それらの細胞を再活性化することによってスイッチを誘発することができませんでした - マウスは記憶細胞が最初に標識を付けられたときの条件で引き続き行動した。

basolateral amygdala 扁桃体基底外側部

This suggests that emotional associations, also called valences, are encoded somewhere in the neural circuitry that connects the dentate gyrus to the amygdala, the researchers say. A fearful experience strengthens the connections between the hippocampal engram and fear-encoding cells in the amygdala, but that connection can be weakened later on as new connections are formed between the hippocampus and amygdala cells that encode positive associations.

これは、また、快の誘発度と呼ばれている情動連関が扁桃体に歯状回を結びつける神経回路のどこかで符号化されていますと研究者は述べています。恐怖体験は海馬の記憶痕跡（エングラム）と扁桃体の条件付された細胞との結びつきを強化するが、その結びつきは、新たな結びつきがポジティブな関連性を符号化する海馬と扁桃体細胞の間に形成されると、後に弱めることが出来きます。

Valence　快の誘発度
"That plasticity of the connection between the hippocampus and the amygdala plays a crucial role in the switching of the valence of the memory," Tonegawa says.

「海馬と扁桃体との結びつきの可塑性は記憶の快の誘発度に切り替えることにおいて重要な役割を果たしている」と利根川氏は述べています。

Plasticity　可塑性

These results indicate that while dentate gyrus cells are neutral with respect to emotion, individual amygdala cells are precommitted to encode fear or reward memory. The researchers are now trying to discover molecular signatures of these two types of amygdala cells. They are also investigating whether reactivating pleasant memories has any effect on depression, in hopes of identifying new targets for drugs to treat depression and post-traumatic stress disorder.

これらの結果は、歯状回細胞は情動に対して中立であって、個々の扁桃体細胞は、あらかじめ、恐怖または報酬記憶をコミットしています。研究者は、今や、扁桃体細胞のこれらの二つの分子指標の発見に努めています彼らは、うつ病や心的外傷後ストレス障害を治療するための薬剤のための新たな標的を同定することを期待して、楽しい記憶を再活性化することがうつ病にどんな効果があるかどうかを研究しています。

分子指標 molecular signature

David Anderson, a professor of biology at the California Institute of Technology, says the study makes an important contribution to neuroscientists' fundamental understanding of the brain and also has potential implications for treating mental illness.

David Anderson,〈カリフォルニア工科大学、生物学教授〉は、脳についての脳神経科学者の基本的理解への重要な貢献になり、また、精神病治療に対する潜在的意味を有していると述べています。

"This is a tour de force of modern molecular-biology-based methods for analyzing processes, such as learning and memory, at the neural-circuitry level.　It's one of the most sophisticated studies of this type that I've seen," he says.

これは、神経回路レベルで学習や記憶などの分析プロセスに対する現代の分子生物学に基づいた方法の離れ業です。それは、私が見たこのタイプの最も洗練された研究の一つですと。彼は述べています。

The research was funded by the RIKEN Brain Science Institute, Howard Hughes Medical Institute, and the JPB Foundation.

研究は、理化学研究所脳科学総合研究センター、ハワード・ヒューズ医療研究所、およびRIKEN理研脳科学総合研究センター、ハワード・ヒューズ医療研究所、およびJPB財団から出資された

tour de force　　離れ業、大手腕、力作

用語

情動　脳科学辞典より
https://bsd.neuroinf.jp/wiki/%E6%83%85%E5%8B%95

感覚刺激への評価に基づく生理反応、行動反応、主観的情動体験から成る短期的反応のこと。中長期的にゆるやかに持続する強度の弱い気分（mood）とは区別される。情動は、齧歯類から共通する怒り・恐怖・不安から、霊長類に特徴的な高次の社会的感情までの多岐に渡り、思考や推論といった高次の認知過程にも影響しうる。情動の基盤となる神経回路は、扁桃体や視床下部をはじめ、島、腹内側前頭前野などの脳領域、および上向系の伝達経路より脳に入力される身体情報との関わりが注目されている

情動とは
1.生理反応（自律神経系、免疫系、内分泌系の反応）
2.行動反応（接近、回避、攻撃、表情、姿勢など）
3.主観的情動体験
　の3要素からなる。

海馬 - 脳科学辞典
https://bsd.neuroinf.jp/wiki/%E6%B5%B7%E9%A6%AC

海馬は大脳側頭葉の内側部で側脳室下角底部に位置し、エピソード記憶等の顕在性記憶の形成に不可欠な皮質部位である（図1）。記憶形成に関与する側頭葉皮質部位には、嗅内野、傍海馬台、前海馬台、海馬台、海馬（アンモン角）、歯状回がある。また、海馬台、海馬、歯状回に、脳梁上部に位置し、中隔方向に連続する構造物である脳梁灰白層を加えて集合的に海馬体 (hippocampal formation) と呼ぶ。

扁桃体　情動の学習
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%89%81%E6%A1%83%E4%BD%93

ヒトを含む高等脊椎動物において、扁桃体は情動的な出来事に関連付けられる記憶の形成と貯蔵における主要な役割を担う。恐怖条件づけの際、感覚情報は扁桃体の基底外側複合体、特に外側核へと送られ、そこで刺激の記憶と関連付けられる

符号化　脳科学辞典より
https://bsd.neuroinf.jp/wiki/%E7%AC%A6%E5%8F%B7%E5%8C%96

符号化（または記銘）は記憶の心理過程のひとつである。記憶は大きく分けて記銘・保持・想起の３つの過程から構成されていると考えられており、記銘は情報を取り込んで記憶情報として保持されるまでの「憶える」過程を指している。記銘は顕在的（記銘する意図がある：意図的記銘）にも潜在的（記銘する意図がない：偶発的記銘）にも起こるが、日常場面での記銘は、テスト勉強などの特殊な場合を除き、偶発的記銘が多い。

光遺伝学（optogenetics
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E9%81%BA%E4%BC%9D%E5%AD%A6

遺伝学（optogenetics、オプトジェネティクス）とは、神経回路機能を調べるため光学と遺伝学を融合した研究分野。脳神経系における情報処理を理解するため、哺乳類やその他の動物においてin vivoでのミリ秒単位の時間的精度をもった制御を特徴とする。

記憶の文脈依存　Context-dependency memory
http://sinrino.blog136.fc2.com/?mode=m&no=21

記憶の文脈依存とは、記銘（情報を覚えること）するときと、想起（覚えた情報を思い出すこと）するときの環境条件（文脈）が一致している場合のほうが、一致していない場合よりも記憶の再生成績が良いという現象をさす。

神経の可塑性(2)
１脳やシナプスの可塑性とは
http://sugp.wakasato.jp/Material/Medicine/cai/text/subject07/no12/html/section1.html

脳やシナプスの可塑性とは，様々ある入力に対して脳やシナプスが変化する性質である．

４記憶痕跡 (Engram)とシナプス可塑性
http://sugp.wakasato.jp/Material/Medicine/cai/text/subject07/no12/html/section4.html

記憶は，脳内にどのような形で蓄えられるのであろうか．現在信じられているのは，記憶の神経回路説である．

関連ブログ

どのようにトラウマ記憶は、脳内に隠れ、どのようにしてそれを取り出すか。Science dailyより
How traumatic memories hide in the brain, and how to retrieve them
http://aromahonjin.way-nifty.com/blog/2016/04/science-daily-b.html

考えたこと
扁桃体に記録されているトラウマ記憶を変えることはできないが、海馬と扁桃体との結びつきには可塑性があるのでこれを変えることによってトラウマ記憶を思い出すことができなくなると思います。心理療法などはこのメカニズムを使用しているのかもしれません。このことは、アロマセラピーなど代替療法でポジティブな体験をすることは海馬と扁桃体との結びつきを変えて、トラウマなどから解放されるのかもしれない。