小脳で学習を開く新しい回路の発見 ^{CEFR B2}

研究チームは小脳内の隠れた回路を同定し、運動学習の古くからの疑問に答えました。共同研究はデューク大学とハーバード大学医学部の神経科学者らによるもので、成果はNature誌に掲載されています。

問題はクライミングファイバーが誤差信号を送りプルキンエ細胞を強く活性化してカルシウムの急増を起こし、可塑性を促す一方で、同時に抑制性細胞も活性化してそのカルシウム信号を抑えてしまう点にありました。筆頭著者のFernando Santos Valenciaらは、高解像度電子顕微鏡、脳スライス実験、そして生きたマウスでの記録を用いて、この矛盾の解決機構を示しました。

発見された仕組みでは、クライミングファイバーはすべての抑制性細胞を同等には活性化せず、ML12と呼ばれる細胞を選択的に標的にします。ML12は直接プルキンエ細胞を抑制せず、学習を減じる別の集団（ML11）を抑制します。結果的に短時間の脱抑制が生じ、プルキンエ細胞はより大きなカルシウム信号を出して結合を再形成します。

この同期的なクライミングファイバーの発火は、隠れた物に躓く、大きな音が入る、突然の動きを見るといった感覚イベントで起きやすいことが示されました。研究者たちはこの回路が抑制を制御する“ブレーキ”として働き、必要なときに学習の窓を開き不要なときは閉じると説明します。研究はNational Institute of Neurological Disorders and Strokeなどの支援を受けました。