自転車や楽器の練習で、その日はできなかったことが次の日にはできた、という経験はありませんか。
東北大学の研究グループは、動く縦じまを目で追う課題をマウスに覚えさせ、首を通る迷走神経に電気を流しました。刺激した組は、刺激しなかった組と比べて当日の結果は変わらず、翌日以降の伸びだけが大きくなっています。
では、首の神経への刺激は、練習のあとの脳で何を変えたのでしょうか。
そもそも技は休んでいるあいだにも身につく
技が身につくタイミングは、大きく2つに分かれます。1つ目は手や体を動かしている最中で、その場でうまくなる場面です。
2つ目は、終えてから休んだり眠ったりしているあいだで、こちらで表れる伸びをオフライン学習と呼びます。その中には数時間から数日たって表れる伸びもあり、前の日にできなかったことが翌朝できるのは、この分にあたります。
迷走神経は内臓と脳を結ぶ通り道
迷走神経は、脳から首、胸、おなかへと長く伸びる神経です。心臓や肺、胃や腸と脳を結び、内臓の様子を脳へ伝え、脳からの指令を内臓へ届ける、両方向の通り道です。
研究グループは、体からこの神経を通って脳へ届く信号が、学習のしやすさを左右するのではないかと考えました。そこで電気を流して脳へ向かう信号を人工的に強め、上達が変わるかを確かめたのです。
刺激したのは、脳へ向かう通り道が多い左の首です。チームはそこに、神経を筒のように包む小さな電極を取り付けました。
マウスは左右に動く縦じまを目で追う訓練をした
画面には、左右へゆっくり行き来する縦じまを映しました。初めは、目がしまの動きに十分ついていけません。
ところが同じ映像をくり返し見せると、目の動く幅がだんだん大きくなります。この幅が上達の物差しです。
訓練は初日に4回行い、刺激する組では毎回その直後に迷走神経へ電気を流しました。
そのうえで翌日と5日目に、目の動きをもう一度測っています。
迷走神経を刺激した組の差は翌日以降に出た
まず刺激しなかった組を見ると、初日の伸びはほとんどなく、翌日のテストで目の動きが大きくなりました。つまり、この課題の伸びは遅れて表れるオフライン学習でした。
刺激した組も、初日の結果は刺激しなかった組と変わりませんでした。ところが翌日以降のテストでは、刺激した組のほうが目を大きく動かせるようになっていました。
5日目の目の動きの大きさは、刺激しなかった組で始めたときの1.49倍でした。これに対し、弱い電流で刺激した組は1.93倍、強い電流で刺激した組は1.83倍です。
最後のテストではどちらの強さでも差がつき、翌日の時点では強い電流の組だけに差が出ていました。
緑の光の暗さで小脳の血の量を測った
では、訓練を終えた脳では何が起きていたのでしょうか。長く残る記憶をつくるには脳がエネルギーを使い、そのもとになる酸素やブドウ糖は血が運んできます。
そこでチームは、目の動きを覚える働きを担う小脳の近くに細い光ファイバーを差し込み、血の量の変化を追いました。
光ファイバーで青い光を送ると、脳の組織にもともとある分子が緑色に光り、その光を同じ光ファイバーで受け取ります。手がかりは、血の赤い色のもとであるヘモグロビンが青から緑の光を吸うことです。
そのため血管が広がって血が増えると、緑の光は血に吸われて暗くなります。つまり、緑の光が暗いほど、その場所の血が多いと読めるのです。
迷走神経の刺激をくり返すと小脳の血管が揺れ続けた
迷走神経を1回刺激すると、小脳のその場所の血の量は、いったん減ってから遅れて増えました。刺激をくり返すと、血管が広がったり縮んだりして、血の量の増減が波のように続きます。
この揺れが、この記事でいう血管のリズムです。訓練後の血管のリズムは、刺激しなかった組より、刺激した組で大きくなっています。
血管のリズムが大きいマウスほどよく上達した
続いて、訓練を終えてからの20分間に生じた血管のリズムの大きさと、5日目の結果を比べました。すると、揺れが大きかった個体ほど目の動きも大きいという、強いつながりが見つかりました。
研究者は、血管の動きが酸素やブドウ糖を脳の組織へ届けるのを助け、記憶を固める働きを支えている可能性を挙げています。
ただし、わかったのは2つが一緒に動くという関係までです。血管のリズムが伸びを引き起こしたのかどうかは、まだ確かめられていません。
人では、薬で抑えきれないてんかんの治療に、首の迷走神経を刺激する方法が使われてきました。
しかし今回の対象はマウスの目の動きの学習で、人の勉強や運動がうまくなるかどうかはわかりません。
迷走神経の刺激は休むあいだの血管のリズムを大きくした
刺激の跡は、目を動かしている最中ではなく、訓練を終えて休むあいだの小脳に表れていました。
そこで大きくなった血管のリズムが、数日後の上達と一緒に動いていたのです。
まとめ
- 技の伸びには、休んだあとで遅れて表れるオフライン学習がある
- 東北大学はマウスの首の迷走神経を訓練の直後に刺激し、刺激しなかった組より翌日以降に目の動きが大きくなるのを確かめた
- 刺激をくり返すと小脳の血管のリズムが大きくなり、揺れが大きい個体ほど数日後の目の動きも大きかった
- 血管のリズムが伸びの原因かどうかと、人に当てはまるかどうかは、まだ調べられていない
この記事の内容と数字は、東北大学の発表（2026年8月25日）と、科学誌iScienceに載った論文によります。5日目の成績は論文の図2Hにある各組の平均です。
