StockSnap/プラトンやアリストテレスの時代から、私たちの記憶は脳のどこかに保存された物理的な何かでなければならないと信じられていました。 しかし、この「何か」が何であるかについては、近代になってようやく多くのことが分かってきました。 まず、この「何か」には、「記憶エングラム」という名前が付けられた。
参加したニューロンは、新しい樹状突起の枝 (スパインと呼ばれる) を伸ばし、そのスパイン上のシナプスは拡大し、神経伝達系が強化されます。 このような変化がエングラムである。
神経科学の初期に、科学者たちは、学習経験が脳の特定の部分を割り当てて、記憶を保持させると考えていました。
神経科学の初期に、科学者たちは、学習経験が記憶を保持するために脳の特定の部分を割り当てたり、利用したりすると考えていました。実験者のカール・ラシュリーは、実験動物に特定のタスクを教え、麻酔をかけて新皮質のさまざまな部分を破壊し、記憶がどこに保存されているかを探しました。 しかし、特定の記憶場所を見つけることはできなかった。 しかし、皮質の破壊の範囲が広ければ広いほど、記憶を消去できる可能性が高くなることがわかった。
その後、E・ロイ・ジョンによる定量的な脳波研究が行われ、学習体験中の大脳皮質のさまざまな部位における脳電気誘発反応の位置が追跡されました。
その後、E.ロイ・ジョンによるEEGの定量的研究が行われ、学習体験中に大脳皮質のさまざまな部位で脳の電気的誘発反応が起こる位置を追跡しました。 このことから、彼は「記憶とは、ある場所にあるものではなく、ある集団の中にあるプロセスである」という有名な言葉を残しました。
さて、私たちはこれが少し誇張された表現であることを知っています。 特定の場所に保存される記憶エングラムというものがあるのです。
現代の遺伝子工学およびニューロン染色技術は、神経回路が関与するエングラムの結合に参加するニューロンを調べるための強力な新しいツールを提供します。 現在では、神経細胞集団のレベルでエングラムを画像化し、操作する方法が確立されています。
例えば、学習経験によって活性化されたニューロンを組織学的に染色すると、その経験を記憶として取り出す際にも活性化されることがわかります。
例えば、学習経験によって活性化されたニューロンを組織染色すると、その経験の記憶想起の際にも活性化されることがわかります。
利根川進教授の研究室が用いた基本的なアプローチは、マウスが軽い電気ショックを受ける部屋に入らないように教えるというものでした。 この恐怖条件付けによって活性化された神経細胞は、学習後のさまざまな時期に犠牲になったマウスの脳切片の免疫組織染色において蛍光を示し、扁桃体（恐怖情報を処理する）、海馬（短期記憶を長期記憶に変換する）、新皮質の複数の領域（シナプス能力の強化という形で長期記憶を保持する）にある特定の神経細胞に存在する記憶エングラムを明らかにしている。
他のマウスは、新皮質のさまざまな領域に外科的に埋め込まれたマイクロファイバー光ケーブルを介して照射される光にさらされると、エングラム細胞が蛍光を発し、活性化するように遺伝子操作されたものでした。 このような光刺激により、エングラム細胞は、光刺激のみで以前に学習した行動（ショック室には入らず、その場で固まる）が誘発されるため、エングラム状態であることが確認されたのである。 つまり、外科的に埋め込まれた光ファイバーによって人為的に活性化されると、凍りつき行動を起こすことができるのだが、自然な記憶の想起時には発火しないのである。
その後2週間にわたり、大脳新皮質のエングラムニューロンは徐々に成熟し、その解剖学的構造および生理的活性の変化により反映されるようになりました。 同じ期間の終わりには、海馬のエングラム細胞は沈黙し、もはや自然な想起には使われなくなりました。 この時点で、マウスは光ファイバーによって新皮質細胞を活性化させることなく、自然にその出来事を思い出すことができるようになった。
これまでの一般的な見解は、学習経験は海馬の回路に一時的に保持され、その後、最終的に脳の他の部分にエクスポートされると考えられていました。 過去も現在も、海馬が運動学習を伴わない経験の永続的な記憶の形成に重要であることを示す証拠はすべて揃っていますが、そのメカニズムは不明でした。
現在、新しい研究では、記憶エングラムは海馬から大脳新皮質に運ばれるのではなく、学習の初期に両方の場所に存在することが示唆されています。 大脳新皮質にある記憶エングラムは、記憶がより永続的になるために成熟を必要とするだけなのです。
これは、一時的な記憶がより長続きする記憶へと統合されるメカニズムについて考える新しい方法ですが、統合に関する従来の考え方は引き続き確認されています。 すなわち、記憶エングラムは、エングラム細胞における生化学的および解剖学的変化という形で、時間とともに成熟しなければなりません。 もし、同じエングラム細胞が、特定の記憶エングラムとしての成熟を終える前に、他の学習目的のために採用されれば、そのような成熟過程が中断されることは明らかであろう。 これは、リハーサルのたびに、エングラムニューロンが学習中に行ったのと同じ種類の活動に再参加し、関連するシナプスを強化するためです。
一度恐怖条件付けマウスに記憶が形成されると、扁桃体のエングラム細胞は実験中ずっと変化しませんでした。
海馬の記憶特異的なエングラム細胞がどうなるかはわかりません。
海馬の記憶特異的なエングラム細胞がどうなるかは分かりませんが、おそらく徐々にエングラムの状態を失い、新しい種類の学習経験を処理できるようになるのでしょう。 もしかしたら、海馬にはエングラムの痕跡が残っていて、強い記憶の手がかりを得たときのように、関連性の高い入力があれば再活性化することができるのかもしれません。
この種の研究で得られるもうひとつの潜在的な関連性は、記憶のエングラムが損傷しても、自然な手段では取り出せない形で存在する可能性があることです。 このような「沈黙の」エングラムが光遺伝学的直接刺激で取り出せるという事実は、想起の失敗が必ずしも記憶の喪失を示すわけではないことを示しています。
また、大脳新皮質におけるエングラムニューロンの成熟に関する理解を深めるための実験への扉も開かれました。
また、新皮質におけるエングラムニューロンの成熟についての理解を深めるための実験への扉も開かれました。 海馬と前頭葉皮質との間の海馬結合を破壊すると、新皮質のエングラム細胞の成熟が妨げられる。