2014-10-07

Nobel Prize for Physiology or Medicine 2014

Physics の青色ダイオード中村・赤崎・天野の受賞や私戦予備陰謀疑いのほうがさわがしいかもしれませんが,ノーベル生理学・医学賞に関して.

John O' Keefe, May-Britt Moser, Edvard Moser の三名が 2014 年のノーベル生理学・医学賞を受賞した.受賞理由は脳の位置定位系を構成する細胞発見に対してである.“for their discoveries of cells that constitute a positioning system in the brain”. 視覚聴覚,触覚で得た物理的な環境のあるいは自己の位置に関する情報脳内でどのように処理されているだろうか.力学的に考えると,質点と空間座標と時間の成分がありそうなものであるマウス生体での神経科学的な実験で,位置特異的に神経の活動活動電位の頻度)が上昇する細胞海馬でみつかった.最近の in vivo実験で place cell特性や grid cell特性視覚系・運動系との place cell 回路の連絡等がさらに解明され始めている.少し古い神経生理学に関連する著名な科学者では,James GibsonDavid Marr が有名かもしれない.聴覚系での位相から音源位置推定視覚系での網膜および外側膝状体 LGN,一次視覚野,高次視覚野の回路等感覚認知神経科学はよく調べられてきたが,受賞対象の位置定位系は脳内感覚運動統合する上で重要な具体的な情報表現情報処理にせまった分野になっている.

ごくごく戯画化した,脳の作動機構は,神経細胞は他の細胞と同様に細胞膜をもちその内外のイオン組成ポンプチャネルとよばれる細胞膜タンパク質で糖を燃焼してえたエネルギーを元に維持する.神経細胞が同士が突起を多数のばし接触点を多数つくりそこで,膜のイオン電位差をより正にする化学分子放出したり,より負にする化学分子放出したりする.電位差が十分小さくなると多くの神経細胞では電位依存的なナトリウムイオンチャネルが活発に作動し突起を一次元的に減衰せずに伝わっていく活動電位をおこす.多くの神経系での通信と計算実体は,この化学伝達と電気伝導の組合せで,静的な記憶細胞の結合(シナプス synapses)が構成する回路に,シナプス化学伝達特性や回路水準の論理演算やより高度な情報処理の結果であると作業仮説がたっており,具体的な情報処理の神経回路の機構を解明することは重要である

位置定位系の回路を構成する要素の place cell は,脳の大脳海馬とよばれる短期記憶や長期記憶化に重要な部位にあるアンモン角 (Cornu Ammonis)の錐体(神経)細胞 pyramidal neuronである特定場所活動が上昇することが証明されている.脳内空間情報処理で他の細胞とともにどのような回路をなしているか調べるには,place cell への入力と出力,place cell 間の直接的な結合をさらに調べることになる.O'Keefe, Moser 以後も熱心に研究されている神経科学重要問題である海馬に出力する嗅内皮質 entorhinal cortex の格子細胞 grid cell環境スケールに応じた格子を表現するようなユークリッド空間中の格子のような役割を担う細胞),各所の頭方位細胞 head direction cell時間細胞 time cell発見されている.物理学的な情報表現計算必要な神経回路の構成要素がわかりその作動機構がわかってきそうな気がしてくる.21 世紀は,人体生理学のおそらく最大で最後問題である脳の作動機構の同定にかなりせまってきており,先のことはよくわからないが脳のことは今世紀中にはだいたいのことがわかり,計算機もっとよい知能が実装できそうな勢いである.

ノーベル賞は「物理学化学医学生理学文学平和経済(ただし経済分野はスウェーデン国立銀行賞)」の分野で重要な業績を残した個人に贈られる.Physiology or Medicine の分野ではカロリンスカ研究所選考にあたる.ノーベル賞は,ダイナマイトの開発生産ノーベルが残した遺産基金としはじまった.現代では,数学Fields Medal や計算機の Turing Award とならびたつような権威ある賞として,世界中科学の営みに参加する人々・興味ある人々が注目する伝統儀式を続けるお祭りになっている.医学生理学の分野では生理学的に重要機構の解明や臨床応用で人類医学的な福利向上につながる発見などにおくられる.なかなか毎年趣味がよいとおもわれる.繰り返しであるが,選考委員会が示した,今回の授賞は,脳での空間認識の回路で重要な働きをする place cell 場所細胞発見理由である

匿名ダイアリーにこんな言い訳不要かと思うのだけれど,ノーベル賞委員会公式アナウンスメントとFundamental Neuroscience か Principles of Neural Science や関連論文日本語教科書・一般書等を読めばよい.高校生物に毛が生えた教養程度の神経科学の知識しかない劣等の学部生ながら,今回受賞の対象になった O’ Keefe と Moser 夫妻の神経系における自己位置の表現の神経回路の重要細胞というテーマに興味があるので駄文を書いた.

脳科学辞典 場所細胞 http://bsd.neuroinf.jp/wiki/%E5%A0%B4%E6%89%80%E7%B4%B0%E8%83%9E

脳科学辞典 海馬 http://bsd.neuroinf.jp/wiki/%E6%B5%B7%E9%A6%AC

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