小脳回路で長期抑圧を見つける

岡田 伊藤先生は日本学術会議会長の時代、「２１世紀は脳の世紀」という非常に大きなキャンペーンをされ、また現在も脳研究のリーダーとしてご活躍ということでずいぶんお忙しい毎日と思いますが、先生のご経歴をちょっと拝見させていただくと、東大医学部の学生のときから脳とか神経生理学に興味をもたれてらっしゃった…。

伊藤 医学部に間違って入ったんですよ。医学の講義がちっとも面白くなかった（笑）。

岡田 そのあと、オーストラリアのエックルス先生のところへ行かれた。それは相当早い時期に行かれたんですか。

伊藤 ３０歳のときです。

岡田 先生は小脳の運動学習のパイオニアだと思っていますけれど、小脳はオーストラリアから帰ってこられてから？

伊藤 エックルス先生は脊髄の仕事で有名になった人です。抑制性のシナプスを見つけて、ノーベル賞をもらった。僕もオーストラリアでは脊髄ばかりやってたんです。だから、１９６２年に帰ってきて何をしようかと考えたとき、脊髄ではもうやることがないと。それで延髄に移って、ダイテルス細胞という大きな神経細胞を調べたら、小脳のプルキンエ細胞から抑制性の信号が来ていることが見つかった。

岡田 ダイテルス細胞とのシナプスで…。

伊藤 それを６３年に見つけて、それ以来、小脳にはまりこんで足が抜けなくなっちゃった（笑）。

岡田 先生のプルキンエ細胞を中心とした運動学習に関するお話というのは、たぶん今の脳生理の中でいちばんわかっているところなんでしょうね。

伊藤 脳の神経回路がどう働くか、よく考えてみると小脳しかわかってないという感じでね。他のところもいろんな神経細胞がつながっていることはわかっているけれど、それがどう働くのかになるとさっぱりわかっていない。

岡田 そのメカニズムについてちょっとお話しいただけませんか。

伊藤 プルキンエ細胞はだいたい１０万本の平行線維とつながっていますが、それと全く対照的に登上線維とも１対１でつながっている。１本だけやってきて名前のとおりプルキンエ細胞をよじ登っている。すごく面白い。その登上線維が延髄の下オリーブから来ていることを６０年代にハンガリーのセンタゴタイという人が見つけた。それと、小脳から出てくる信号はすべてプルキンエ細胞からなんですね。他の細胞からは出てこない。

岡田 とにかくこれは小脳の親分だと。

伊藤 最初は抑制性の信号を出すというんで一生懸命調べていたんですが、そのうち平行線維と登上線維、この２つの信号がプルキンエ細胞に入っているのはどうしてなのかということが問題になってきたんですね。いろんな解釈があったのだけれど、これがシナプス可塑性、一種のメモリー装置ではないかという説が理論家から出てきたんです。６７年に、抑制だとか興奮だとか小脳の神経回路について、エックルス先生とセンタゴタイと僕の３人で『神経機械としての小脳』という本を出したら、コンピュータ工学とか理論家がみんな興味をもってね。この回路は何を意味しているか。世界的に大きなシンポジウムも開かれた。理論家にとって大事なことは、この回路にメモリー素子があるかないか。メモリー素子があればコンピュータができる。学習機能も生まれる。それが、７０年頃、大問題になったんですね。

岡田 そうですか。

伊藤 それで、ケンブリッジにいた応用数学のデビッド・マーという若い人が最初に出した理論が非常に有名になった。そのあとアメリカのコンピュータ会社にいたアルブスという人が出した理論も有名で、実際はそっちのほうが合っていたんですが、実験と理論の接点ができて、世界的にすごく面白い時期でした。それならほんとにメモリー素子があるかないか、世界中で実験しだしたわけ。

岡田 メモリー素子と言われても、僕らなんか具体的にどういうことなのかというと、さっぱりなんですが…。

伊藤 それは、２つの信号がぶつかるとどうなるか。登上線維からは強い信号が入る。からみついていますからね。そのとき、平行線維から入る信号の接続の仕方が変わるんじゃないかって。

岡田 どう変わるかが問題だった？

伊藤 マーは２つの神経細胞が同時に興奮するとつながりが強くなるというヘッブの理論を基にぶつかると強くなると考えたけれど、アルブスは逆に弱くなるって言ったんですよ。それでエックルス先生はじめ世界中がほんとにそうかって、調べだした。たいしたもんですよ、理論家は。メモリーの働きがあることを見抜いた。僕はそれから理論家を尊敬しています。理論家の予見力は偉いものだと。ところが、世界中で調べたけれど、みんな失敗しちゃってね。当時は技術が悪かったんですよ。

岡田 裏づけがなかなかとれない。

伊藤 とれない。エックルス先生もマーを呼んで、自分のそばに座らせて実験をやったけれど、両方いっぺんに刺激しても「何も起こらないじゃないか」と。そして、１９８０年になってやっと弱くなることを僕が見つけた。精度の悪い方法じゃダメなんで、ちょっと手の込んだ方法を使ってね。

岡田 執念やったわけですね。

伊藤 ８２年に発表したけれど、世界中で全然認めてくれなくてね。みんな失敗してるもんだから。それで結局、９０年近くまでかかったけれど、やっぱり弱くなるということがわかって、長期抑圧という名前もついた。だから、僕が自分らでやったと言えるのは、プルキンエ細胞の抑制信号と長期抑圧を見つけたと、それだけですよ。

岡田 いや、それがすごいですよ。

伊藤 そのあとは、小脳の神経回路がどう働くか、いろんな制御理論の考え方を使ったりして組み立ててきました。まだいろいろ、異論はありますけどね。

小脳では成功した回路だけ残る

岡田 小脳の働きについては、それでだいたい基本は固まったということですか。

伊藤 なんでこれ抑圧かっていうと、運動の学習というのは練習して失敗すると、登上線維から誤差信号が入ってくる。そのとき平行線維から信号が入っていると、その間違いに責任があるというんでその回路を切っちゃう。だから、成功したとき働いている回路だけが残る。

岡田 不思議なもんだけど、長期抑圧によってあるパターン化ができていると。子どものときに自転車に乗れるようになったら、年をとってからも乗れる。そういうのは、このパターン化が残っていると考えるわけ？

伊藤 僕はそう信じているんですけどね。小脳が最初に覚えてどこかに移すという説もないことはなくて論争をしてはいますが…。

岡田 しかし、身体の筋肉というのはいっぱいあるなと思ってね。それぞれに対応しているのはすごいですね。平行線維とか脳の神経がどこにつながっているか、一つひとつ調べていたら何のことかわからんようにならんかと思うんだけれど。

伊藤 脳は複雑ですから、細部に入り込むとそんな気がする。最近、若い人に話を聞いたんだけれど、大脳の神経細胞を一生懸命調べて結局、何がなんだかわからなくなった。「これやって何かわかるんでしょうか」と、泣きそうになってる（笑）。正直だなと思ったけれど。

岡田 長期抑圧の他に、海馬のところには長期増強というのがあるでしょ。これは、記憶との関係ではキーポイントになるわけですか。

伊藤 記憶は、認知記憶と非認知記憶に分けられる。認知記憶は中身を言えるんですね。今朝、何を食べたとか。ところが、非認知記憶というのは中身が言えない。自転車の乗り方とか、身体で覚えた記憶なんです。運動の学習ですね。で、認知記憶は大脳、特に海馬が中核になる。非認知記憶のほうは小脳とたぶん大脳基底核も担っている。海馬の長期増強というのは、信号が続けて来ると信号の通り方がよくなる。これは見て覚え、聞いて覚えというときに働く。小脳のほうは習って習って制限していくわけね。余分なものを削り落としていく。その違いがあるんですね。

岡田 年をとると記憶力が悪くなりますよね。そういうのも長期増強とかに関わっているわけですか。

伊藤 年をとったネズミは長期増強が起こりにくくなるのは確かなんですよ。だから、人間でも悪くはなっているだろう。新しいことを覚えるのは不得意になる。だから、年をとった人にいきなりパソコンを使えとかね。それは絶対に不利だけれど、でも高齢者は大局的な判断においては若い人よりずっといいといわれているんですよ、心理学的にね。

岡田 それはありがたいですな（笑）。

伊藤 そういうのが今、ものすごく見直されている。それをちゃんと理解して活用しないと高齢化社会はもたないと。高齢者に若返れ、若返れって、体操させたり、若いのがなんでもいいという考え方はもうダメなんで…。

岡田 それ、ぜひもっとキャンペーンしてください（笑）。

伊藤 だけど年をとると、なんか思い出しは悪くなるでしょ。あることを思い出そうとするときになかなか出てこない。

岡田 いやたしかに。

伊藤 あれは結局、海馬の出口にある組織の問題だっていわれているんですよね。何かを覚えるときは海馬を通って大脳に固定するんだけれど、大脳の情報を呼び出すときにやっぱり海馬が働くといわれているんです。

 

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