睡眠時におけるトップダウン入力と感性の記憶

Top-down inputs during sleep for perceptual memory

　われわれは五感を通して周りの世界を知覚する。物に触れたときに得られる皮膚感覚の情報は，脊髄や視床を経由し大脳新皮質の第一体性感覚野（S1）に到達することが，これまでの解剖学的・生理学的研究により知られている。S1に到達した情報は，より高次な脳領域に伝えられる。このように低次領域から高次領域への入力を“ボトムアップ入力”と呼び，特に皮膚など感覚器からの外界入力を外因性ボトムアップ入力と呼ぶ。また反対に，高次領域から低次領域への入力を“トップダウン入力”と呼ぶ。知覚学習によりトップダウン方向の情報の連絡が強化されることが霊長類^1）や齧歯類^2）において知られており，記憶を思い出す想起への関与が示唆されてきた。では，知覚体験を想起の可能な記憶として固定化する過程においてもトップダウン回路は関与するのであろうか？

　記憶の固定化には睡眠の関与が知られている。感覚情報などの外部からの入力が少ない睡眠時の脳内において，内因的な情報により知覚記憶が定着すると考えられている^3）。しかし，具体的にどの脳回路が知覚記憶の定着に関与するかは不明であった。筆者らは2015年，大脳新皮質内の第二運動野（M2）という高次な領域からS1への“トップダウン入力”が，マウスの皮膚感覚の正常な知覚に関与することを明らかにした^4）。マウスにおいてこのトップダウン入力を抑制すると，皮膚感覚の正常な知覚が阻害されることが見いだされた。そこで筆者らは，トップダウン回路が知覚記憶の定着に関与する可能性を探った^5）。