理化学研究所（理研）は，覚醒や注意によって感覚が鋭敏になる脳の仕組みの解明に成功した（ニュースリリース）。覚醒状態では，脳の神経伝達物質であるアセチルコリンの投射系が活性化し，大脳皮質の抑制性神経細胞（介在細胞）の反応が増大することで，興奮性神経細胞（錐体細胞）の反応がより速く減衰して，次にくる刺激に反応しやすくなることが分かった。
覚醒しているときや何かに注意をはらっているときに感覚が鋭敏になることは良く知られており，心理学でもポピュラーな研究テーマとなっている。視覚の場合，目から入った視覚情報は脳内で中継され，大脳後頭葉にある視覚野の神経細胞が反応して，最終的に認識されるとされている。
つまり，どのように見えるかは，視覚野の神経細胞の「視覚刺激に対する反応」によって決まると考えられている。これまで，覚醒や注意によって視覚野の神経細胞の反応がどう変わるか研究されてきたが，その仕組みは未解明のままだった。
大脳皮質の神経回路は，興奮性の錐体細胞と抑制性の介在細胞で構成されている。そこで，研究チームは，興奮性と抑制性の神経細胞を区別できる遺伝子改変ラットやマウスを用い，多数の神経細胞の活動を同時に記録可能な2光子励起カルシウムイメージング法を使って大脳皮質視覚野の神経細胞の反応を詳細に調べた。
その結果，動物が麻酔状態から覚醒状態に移ると，抑制性神経細胞の反応が増大し，興奮性神経細胞の活動がより速く減衰することを発見した。また，覚醒に伴うこのような変化は，アセチルコリン投射系が抑制性神経細胞を活性化することによって生じることを明らかにした。
今回の発見は，覚醒や注意をはらうことによって活性化される「感覚鋭敏化脳回路」とその動作の仕組みを明らかにしたもの。ロボットや，ウェアラブルコンピュータに用いる視覚情報処理のための回路設計などへの応用につながる可能性があるとしている。
