東京大学大学院医学系研究科脳神経医学専攻神経生化学分野教授の尾藤晴彦氏と特任助教の藤井哉氏らは、シナプス可塑性が起こる過程を顕微鏡で観察し、シナプス酵素が行なう情報処理を明らかにした。

これまで、外界の情報は神経入力となってシナプスの様々な酵素を活性化して可塑性を引き起こし、記憶につながると考えられていた。しかし、シナプスの酵素がどのように神経入力を読み解くのか、またこれをシナプスがどのような演算ルールとして活用するのかは全く分かっていなかった。それは従来の方法では1フェムトリッター以下の容量のシナプスを分離して生化学的な分析することができないためだった。

本研究グループは、複数の酵素の活性化を直接顕微鏡で動画として記録する方法（dFOMA法）を開発した。この方法を用いて、シナプスの酵素が神経入力の情報を読み解く様子を、世界で初めてリアルタイムで観察することに成功した。また、これまで単に遺伝子の実態として捉えられてきた酵素について、実はそれぞれ固有の情報処理を行う素子であるという新しい機能を明らかにした。

今回の結果は、記憶の分子メカニズムという複雑なシステムを理解する上で重要な知見であり、将来的にはアルツハイマー病など高次脳機能障害の解明に役立つことが期待される。また、今回開発した dFOMA 法は広く生物学一般への応用が可能であり、様々な生命現象の原理を、まるで動画を見るように理解することができるようになることが期待される。

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