Neuroscientists reverse memories’ emotional associations
神経科学者が記憶の感情連想を逆転させる。
https://news.mit.edu/2014/brain-circuit-links-emotion-memory-0827
MIT study also identifies the brain circuit that links feelings to memories.
マサチューセッツ工科大学MITの研究はまた、感情を記憶に結びつける脳回路を特定します。
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.
ほとんどの記憶には、何らかの感情が付随しています： 海辺で過ごした1週間を思い出すと幸せな気持ちになり、いじめられたことを思い出すとネガティブな気持ちになる。
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の神経科学者の新しい研究により、記憶がポジティブな感情やネガティブな感情とどのように結びつくかを制御する脳回路が明らかにされました。さらに、オプトジェネティクス（光を用いて神経細胞の活動を制御する技術）を用いて脳細胞を操作することで、特定の記憶と感情との結びつきを逆転させることができることを発見しました。
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.
この研究成果は、『Nature』2014年8月27日号に掲載され、海馬と扁桃体をつなぐ神経回路が、情動と記憶の関連付けに重要な役割を果たしていることを実証した。この回路は、心的外傷後ストレス障害などの治療に役立つ新薬のターゲットになる可能性があると、研究者らは述べている。
“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.
MITピカワー学習・記憶研究所の理研MIT神経回路遺伝学センター長で、論文の上席著者である利根川進氏（ピカワー生物学・神経科学教授）は、「将来的には、人がネガティブな記憶よりもポジティブな記憶をより強く記憶できるようにする方法を開発できるかもしれません」と述べています。
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.
論文の主執筆者は、MITのハワードヒューズ医学研究所のポスドクであるRoger Redondo氏と、MIT生物学部の大学院生であるJoshua Kim氏です。
Shifting memories
記憶の移動
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.
記憶は多くの要素でできており、脳のさまざまな部分に保存されています。イベントが発生した場所に関する情報を含む記憶の文脈は海馬の細胞に保存され、その記憶に関連する感情は扁桃体にあります。
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、感情的な連想を含む記憶の多くの側面は可塑性・変容可能性があることが示されています。心理療法士はこれを利用して、うつ病や心的外傷後ストレス障害に苦しむ患者を助けてきましたが、そのような変容可能性の根底にある神経回路は知られていません。
malleability 可塑性・変容可能性
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.
今回の研究では、研究者らが最近考案した実験手法により、特定の記憶または記憶痕跡（エングラム）を符号化する神経細胞にタグを付けることで、この変容可能性を探ることにした。そのために、研究チームは、記憶形成時にオンになる海馬の細胞に、チャネルロドプシンと呼ばれる光感受性タンパク質のラベルを貼る。それ以降、その細胞が光で活性化されると、マウスはその細胞群によってコード化された記憶を思い出すようになる。
engram：記憶痕跡（エングラム）
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、利根川教授の研究室では、この技術を用いて、マウスが別の経験をしている間に記憶痕跡を再活性化させ、偽の記憶を移植（インセプト）することに成功した。今回の研究では、記憶の文脈がどのようにして特定の感情に結びつくようになるかを調べようとした。まず、記憶痕跡ラベリングプロトコルを用いて、報酬を得る経験（雄マウスの場合、雌マウスとの社会化）または不快な経験（軽い電気ショック）に関連するニューロンをタグ付けした。この最初の実験では、海馬歯状回と呼ばれる部分にある記憶細胞に標識をつけた。
dentate gyrus：海馬歯状回
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.
2日後、マウスを大きな長方形のアリーナに置いた。3分間、マウスがアリーナのどの半分を自然に好んだかを記録した。次に、恐怖の条件付けを受けたマウスを対象に、マウスが好みの場所に入るたびに海馬歯状回にある標識細胞を光で刺激した。すると、マウスはすぐにその場所を避けるようになり、恐怖記憶の再活性化が成功したことがわかった。
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.
報酬記憶も再活性化させることができた： 報酬条件付けをしたマウスが、あまり好まない側に行くたびに光で刺激すると、すぐに楽しい記憶を思い出して、その場所にいる時間が長くなった。
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、研究チームはマウスの情動反応を逆転させようとした。恐怖条件付けを受けた雄マウスは、雌マウスと一緒に過ごしている間、恐怖記憶に関与する記憶細胞を12分間光で活性化させた。報酬条件付けを受けたマウスは、軽い電気ショックを受けながら記憶細胞を活性化させた。
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、研究者たちは再びマウスを大きな2ゾーンアリーナに入れました。今回、もともと恐怖で条件付けられ、海馬細胞がレーザーによって活性化されるチャンバーの側を避けていたマウスは、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費やすようになり、楽しい関連付けが恐ろしいものに取って代わったことを示しています。この逆転は、報酬から恐怖条件付けに移行したマウスでも起こりました。
Altered connections
接続変更
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.
「研究者たちは、同じ一連の実験を行いましたが、感情処理に関与する脳内の領域である扁桃体基底外側部において記憶細胞にラベルを付けました。今回は、これらの細胞を再活性化してもスイッチを引き起こすことはできず、マウスは、記憶細胞が最初に標識されたときに条件付けられたように振る舞い続けた。
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. “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.
これは、感情の関連性、または感情価が、海馬歯状回と扁桃体を結ぶ神経回路のどこか符号化されていることを示唆しています。恐怖の経験は、海馬の記憶痕跡と扁桃体の恐怖記憶をエンコードする細胞との間の結合を強化しますが、新たな結合が海馬と扁桃体のポジティブな関連をエンコードする細胞の間で形成されることで、その結合は後に弱められる可能性があります。「海馬と扁桃体の結合の可塑性が、記憶の感情価の切り替えに重要な役割を果たすということです」と利根川は述べています。。
Valences：感情価
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、海馬歯状回細胞が感情に関して中立的であるのに対し、個々の扁桃体細胞は恐怖や報酬の記憶を符号化することにあらかじめコミットしていることを示す。研究チームは現在、この2種類の扁桃体細胞の分子署名を発見しようとしている。また、うつ病や心的外傷後ストレス障害の治療薬の新たな標的を特定するため、快楽記憶を再活性化することがうつ病に影響を与えるかどうかも調べているところである。
molecular signatures 分子署名
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.
カリフォルニア工科大学の生物学教授であるDavid Anderson氏は、この研究は神経科学者の脳の基礎的理解に重要な貢献をし、また精神疾患の治療にも潜在的な影響を及ぼすと述べています。
“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.
「この研究は、学習や記憶などのプロセスを神経回路レベルで分析するための、分子生物学に基づく最新の手法の力作である。この種の研究では、私が見た中で最も洗練されたものの一つです」と、彼は言う。
The research was funded by the RIKEN Brain Science Institute, Howard Hughes Medical Institute, and the JPB Foundation.」
本研究は、理化学研究所脳科学総合研究センター、ハワード・ヒューズ医学研究所、JPB財団から助成を受けた。
上記論文の日本語版です。
光で記憶を書き換えるhttps://www.riken.jp/press/2014/20140828_2/#:~:text=%E7%90%86%E5%8C%96%E5%AD%A6%E7%A0%94%E7%A9%B6%E6%89%80%EF%BC%88%E7%90%86%E7%A0%94%E3%80%81%E9%87%8E%E4%BE%9D,%E3%81%93%E3%81%A8%E3%81%8C%E6%9C%9F%E5%BE%85%E3%81%95%E3%82%8C%E3%81%BE%E3%81%99%E3%80%82
－「嫌な出来事の記憶」と「楽しい出来事の記憶」をスイッチさせることに成功－
ポイント
＊「嫌な出来事の記憶」「楽しい出来事の記憶」は海馬歯状回と扁桃体に保存される
＊「嫌な出来事の記憶」を「楽しい出来事の記憶」に置き換えることができる。
＊ 海馬歯状回のシナプスの可塑性が記憶の書き換えに重要
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