半分以上の結び目が消えても、記憶は残った

マウスが目を覚ましたあと、研究者は言葉で尋ねることができない。「二日前の部屋を覚えていますか」。代わりに、動物がどこで立ち止まり、どの場所を避け、どの道を選ぶかを見る。

その答えは奇妙なほど平然としていた。体温と代謝を落とす人工冬眠の最中、海馬の神経発火はおよそ70％減り、神経細胞を結ぶシナプスは半分以上失われた。ところが通常の状態へ戻ったマウスは、事前に学んだ文脈恐怖記憶を保ち、空間課題でも学習した選択を再現した。一部の行動試験では、成績が維持されるだけでなく改善した。

沖縄科学技術大学院大学（OIST）の記憶研究ユニットを中心とするチームが、2026年8月に科学誌『Science』で報告した結果である。論文の問いは、単に「冬眠しても忘れないか」ではなかった。大きく作り替えられる脳の中で、何が変わらず残れば、記憶はもう一度読み出せるのか。その最小の骨格を探す実験だった。

視床下部にある「冬」のスイッチ

この実験の人工冬眠は、麻酔で眠らせることでも、冷たい部屋に置くことでもない。出発点は2020年、筑波大学の櫻井武教授らが『Nature』に報告した神経回路だった。マウスの視床下部・視索前野にあるQRFPという分子をつくる神経細胞群を刺激すると、体温、酸素消費、心拍、活動が長時間低下する。研究者はこれをQニューロン誘導性低代謝・低体温、QIHと呼んだ。

薬で特定の細胞だけを作動させる化学遺伝学の方法が使われる。Qニューロンにだけ人工受容体を発現させ、その受容体を動かす化合物を投与する。重要なのは、自然には冬眠しないラットでも同様の状態を誘導できたことだった。冬眠は一部の動物にしか備わらない特殊機能ではなく、哺乳類に広く残る神経回路へ介入すれば近い生理状態を作れる可能性が示された。

だがQIHは、冬眠するリスやクマが季節を通じて経験する自然冬眠と同一ではない。麻酔、睡眠、昏睡とも違う。研究のために制御された、可逆的な低体温・低代謝状態である。2026年の研究は、この状態を脳の接続を一度大きく減らす「攪乱」として使った。何が失われ、何が残り、通常状態へ戻ると何が再構築されるかを観察できるからだ。

マウスに「覚えているか」と聞く三つの方法

記憶は一つの測定値ではない。研究チームは、行動、神経集団の活動、シナプスの微細構造という三つの縮尺を重ねた。それぞれが別の疑問に答える。

縮尺	調べたもの	分かったこと／限界
行動	文脈恐怖条件づけと空間選択課題。学習した環境で静止するか、正しい場所を選ぶかを比較	QIH後も記憶へのアクセスが保たれた。だが人間の自伝的記憶と同じ内容を測るわけではない
神経集団	海馬の発火率、場所細胞の活動、空間表現	活動量は大幅に落ちても、場所の表現はQIH後に保たれた。全脳の記憶表現を測ったわけではない
接続	二光子顕微鏡、蛍光標識、電子顕微鏡で樹状突起スパインとエングラム間シナプスを追跡	多数の接続が失われる一方、クラスター化した記憶細胞間の接続が選択的に残った。生きた同一個体の全接続を連続撮影したものではない

文脈恐怖条件づけでは、マウスは特定の環境と不快な経験を結びつける。後に同じ環境へ戻され、動きを止める「フリージング」が増えれば、その文脈を覚えている指標になる。別の空間課題では、学習した位置や選択を再現できるかを測る。海馬を損傷させる実験も組み合わせ、QIH後の想起がなお海馬に依存することを確認した。

同時に、場所細胞がつくる内部地図を記録した。場所細胞は、動物が空間の特定位置にいると強く活動する海馬ニューロンである。冬眠中に活動全体が抑えられても、覚醒後には学習した空間を表す集団パターンが戻った。これは「行動が偶然同じだった」以上の証拠だが、記憶の主観的内容を直接読むものではない。

記憶の痕跡を探した120年

記憶には物理的な痕跡があるはずだという考えは新しくない。ドイツの生物学者リヒャルト・ゼーモンは1904年、経験が神経系に残す変化を「エングラム」と呼んだ。しかし痕跡が一つの細胞、一つの脳領域、一つの接続のどこにあるかは見えなかった。

ラシュリーの有名な「エングラム探し」は失敗に見えたが、記憶は一つの棚に置かれていないという示唆を残した。ヘッブの細胞集成は、同時に活動する細胞の結合が強まるという現代神経科学の中心的発想になった。H.M.は海馬の重要性を人間で示し、長期増強は学習によって接続の効率が変わる仕組みを与えた。

2012年には、学習中に活動した細胞だけを遺伝的に印づけ、後から光で刺激するオプトジェネティクスによって、恐怖記憶に対応する行動を呼び起こせた。「エングラム」は哲学的な比喩から、標識し操作できる細胞集団になった。それでも、その細胞どうしのどの接続が長期保持に必要なのかは残った。

「太いほど大事」という直感が外れた

長期増強の歴史から、強いシナプス、大きな樹状突起スパインほど記憶を保持しやすいと考えるのは自然である。スパインは、神経細胞の樹状突起から突き出す小さなこぶで、多くの興奮性シナプスがここに作られる。一般に、スパインが大きいほどシナプス後部の構造も大きく、伝達が強い傾向がある。

ところがQIHは、大きいスパインだけを守らなかった。小さいものも大きいものも消え、人工冬眠前の大きさだけでは生き残りを予測できなかった。それでも記憶は残った。この結果は「シナプスの強さは学習に関係ない」という意味ではない。学習時の符号化には長期増強が重要であり得る。一方、いったん作られた記憶を長く保持する条件は、一本の接続の強さや総数だけでは説明できない、という区別である。

残ったのは、一本ではなく「並び方」

チームは、学習時に活動した記憶エングラム細胞どうしが作る接続を選び出し、その微細構造を調べた。鍵になったのが相関光・電子顕微鏡法、CLEMである。蛍光顕微鏡は、どの細胞が学習中に活動し、どの接続がエングラム細胞間にあるかを色で示す。電子顕微鏡は、同じ場所の膜、スパイン、シナプス後肥厚、終末をナノメートル級で映す。二つの地図を重ねることで、希少なエングラム間シナプスを構造として特定した。

生き残りやすかったのは、単独で離れている接続ではなく、樹状突起上で互いに近く集まるエングラム間シナプスだった。さらに、多シナプス性終末、MSBと呼ばれる構造との接続も保たれやすかった。一つの送信側終末が複数のスパインへ接触する形である。一本の橋ではなく、近い場所に複数の橋がかかり、一つの入口がいくつかの道へ分岐する配置だ。

2025年に『Science』で報告された海馬エングラムの3次元再構築研究も、学習後の回路でMSBを介する複数接続と局所的な構造変化を示していた。2026年の研究は、その配置を「記憶を作るとき」ではなく「大規模な接続消失を越えて残るとき」に照らした。エングラムの耐久性は、個々の部品の頑丈さより、部品が互いを支える高次の配線に宿るのかもしれない。

消えた接続は、本当に消えたのか

二光子顕微鏡による生体観察では、QIH中に多くの樹状突起スパインが消え、通常状態へ戻ると接続が再び作られた。研究の公開データとプレプリントは、失われたスパインの多くが以前と近い位置に再出現する現象も示す。脳は、元の部品をすべて保存するのではなく、残った配置を足場に似た回路を再建している可能性がある。

ただし、電子顕微鏡は組織を固定して切片化するため、同じ生きたシナプスを「前・最中・後」と連続撮影できない。行動、二光子観察、CLEM、電気活動の情報は、適切に設計された複数の個体群と測定を統合したものだ。マウス一匹の全脳を透かして、同じ接続の消失と想起を同時に見たわけではない。

この制約は結論を無効にしない。異なる方法が、記憶保持、空間表現、接続消失、選択的な構造保存という一つの方向を指したことが研究の強みである。一方で、観察されたクラスターを実験的に壊せば記憶だけが失われるのか、人工的に作れば保持が強まるのかという因果試験は次の段階に残る。

自然冬眠は、単純な答えをくれない

冬眠動物の脳では、低体温期に樹状突起やシナプス蛋白が大きく変わり、覚醒後に戻ることが以前から知られていた。しかし記憶の研究結果は一様ではない。種、冬眠期間、学習課題、測定時期により、想起が損なわれる例、保たれる例、一時的な休眠で学習指標が高まる例がある。

そのばらつきこそ、制御可能なQIHが役立つ理由である。季節、食料、年齢、野外環境が絡む自然冬眠に比べ、誘導時期と長さ、対照群、学習課題をそろえられる。研究チームはQIHを経験しない群だけでなく、麻酔対照などを設け、単に長く動かなかった影響と区別した。

一方、48時間前後の人工状態を、数カ月の自然冬眠や医療用低体温へそのまま延長することはできない。脳領域によって接続の回復力は違い、若い健康な実験マウスと高齢者や神経疾患のある人では条件がまったく異なる。

では、記憶はどこにあったのか

最も慎重な答えは、「一か所にはなかった」である。海馬のエングラム細胞、細胞間の特定接続、接続が近接する構造、場所細胞集団の活動、さらに時間とともに皮質へ広がる記憶表現が重なっている。今回の実験は、その階層のうち、接続の総量が減っても壊れにくい局所構造を浮かび上がらせた。

少なくとも四つの説明が考えられる。第一に、少数のクラスターが記憶の核心を直接保持した。第二に、クラスターが回路を再構築する「種」になった。第三に、分散したネットワークの冗長性が失われた接続を補った。第四に、海馬以外の皮質表現が手がかりとなり、海馬の回路を復元した。これらは排他的ではない。

論文の第一著者、林昱如（Yu-Ju Lin）氏も、構造と保持の相関は見つかったが因果関係はまだ証明していないと強調する。科学的に最も重要な一語は「関連した」であり、「保存した」と断定することではない。

この研究が意味しないこと

人工冬眠には、重症外傷で酸素需要を抑える、臓器を守る、長期宇宙飛行を支えるといった構想がある。2020年のQIH研究もそうした将来像に触れた。もし人間で安全に制御できるなら、低代謝中に記憶回路がどう変わるかは重要な安全性の問いになる。しかし現時点では、マウスとラットで特定神経回路を遺伝学的に操作した基礎研究である。

変わり続ける脳が、同じ私を保つ

OIST記憶研究ユニットが掲げる大きなテーマは、「変化する脳の中の記憶」だ。シナプスは日々生まれ、消え、蛋白質は入れ替わり、神経集団の活動も少しずつ漂う。それでも、昨日覚えた道を今日歩ける。この安定と変化の矛盾は、記憶研究の中心にある。

人工冬眠は、その日常的な変化を極端な速度で起こした。接続の多くを取り去っても、記憶はゼロにならなかった。これは、脳を壊れない記録媒体として見る考えから、壊れても作り直せる組織として見る考えへの転換を促す。

一つの寺へ続く古い道を想像するとよい。舗装は剥がれ、橋がいくつか落ち、案内板も消える。それでも分岐の配置、谷と尾根の関係、残った複数の細道が保たれていれば、旅人は再び目的地へ着ける。記憶は石碑の文字より、地形に似ているのかもしれない。

OISTのマウスが示したのは、不変の部品ではなく、変化をくぐり抜ける構造だった。次に必要なのは、その構造を選択的に壊し、作り、長い時間を追う実験である。そこで因果が示されれば、「何本の接続があるか」から「どのように接続が組まれているか」へ、長期記憶の説明は一段深くなる。

主な資料・取材根拠

1. OIST「Artificial hibernation reveals secrets of long-term memory」（2026年8月13日）
2. Lin et al., “Artificial hibernation reveals synaptic engram architecture associated with memory retention,” Science（2026年）
3. 同論文のDryad公開データ、解析スクリプト、実験変数一覧（2026年6月30日公開）
4. 同研究のbioRxivプレプリント（2025年）
5. Takahashi et al., “A discrete neuronal circuit induces a hibernation-like state in rodents,” Nature（2020年）
6. 筑波大学、Qニューロン誘導性低代謝・低体温の研究解説（2020年6月12日）
7. OIST記憶研究ユニット「Research」（研究分野・方法）
8. Josselyn, Köhler and Frankland, “Heroes of the Engram,” Journal of Neuroscience（エングラム概念史、2015年）
9. Scoville and Milner, “Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions”（患者H.M.、1957年）
10. Bliss and Lømo, “Long-lasting potentiation of synaptic transmission…”（長期増強、1973年）
11. Liu et al., “Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall,” Nature（2012年）
12. Josselyn and Tonegawa, “Memory engrams: Recalling the past and imagining the future,” Science（2020年）
13. Choi et al., “Synaptic architecture of a memory engram in the mouse hippocampus,” Science（2025年）
14. 米国国立衛生研究所、2025年の海馬エングラム構造研究の解説
15. von der Ohe et al., “Synaptic Protein Dynamics in Hibernation,” Journal of Neuroscience（冬眠時の可逆的シナプス変化、2007年）
16. Horowitz et al., “Torpor enhances synaptic strength and restores memory performance…” Scientific Reports（2021年）

注：本稿でいう「半分以上」は、論文の実験条件下で観察されたマウス海馬のシナプスに関する値であり、全脳や人間へ一般化できない。公開プレプリントとデータセットは方法の理解を補うために参照し、最終的な結論は査読済み論文とOISTの公式説明を優先した。本稿は2026年8月15日午前3時14分（日本時間）までに公表された資料を基にした。