神経科学：多感覚学習はニューロンを結合させてクロスモーダルな記憶エングラムを形成する

複数の感覚手掛かりを対象や経験に関連付けることは、対象の認知や記憶の成績を高める脳の基本的な過程の1つである。しかし、学習中に複数の感覚特性を結合して記憶表現を強化する神経機構は解明されていない。今回我々は、ショウジョウバエ（Drosophila）において、多感覚による報酬記憶と忌避記憶を実証する。記憶成績は、色と匂いを組み合わせることで向上し、各感覚モダリティー単独で調べた場合にも向上していた。ニューロン機能の時間的制御により、視覚選択的なキノコ体のケニヨン細胞（KC）が、多感覚訓練後の視覚記憶強化にも嗅覚記憶強化にも必要なことが分かった。頭部を固定したハエでの電位画像化により、多感覚学習はモダリティー特異的なKC経路間の活動を結合させることで、単モードの感覚入力でも多モードのニューロン応答を生じさせることが分かった。この結合は、嗅覚KCと視覚KCの軸索領域の間で起きており、いずれも感覚価に関連したドーパミン作動性の強化を受けて、活動を下流へと伝播する。ドーパミンは、GABA作動性抑制を局所的に解除し、KC内に広がるセロトニン作動性ニューロンの特定の微小回路の作動を許容して、それ以前は「モダリティー選択的」だったKC経路の間をつなぐ興奮性の橋として機能するようにする。こうして、クロスモーダルな結合は、各自のモダリティーの記憶エングラムを表現していたKCを、他のモダリティーも表現するように拡大させる。このエングラム拡張によって、多感覚学習後の記憶成績が向上し、単一の感覚特性でも多モード経験の記憶を想起することができるようになる。

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