
脳科学からみた記憶のメカニズム
そこで、脳科学からみた記憶のメカニズムということで、脳科学で解明されている記憶の仕組みについてわかりやすく解説します。

私たちは日々、受験勉強や資格試験、会社の専門業務の必要知識を覚えるのはもちろん、人の顔を覚えたり、経験を思い出したり、言葉を学んだりしています。
では、こうした「記憶」は脳の中でどのように生まれ、保たれているのでしょうか?
最新の脳科学の知見をもとに、記憶のメカニズムをやさしく解説していきます。
まずは、記憶の仕組みについて考えていきます。
記憶力に関する書籍や、記憶術の本を読まれている方、またはそうしたことに興味をもったことがあることなら、記憶には3つのステップがあるということを聞いたことがあると思います。
その3つのステップとは、「記銘」「保持」「想起」になります。
つまり、私たちが記憶をする際には、その記憶のプロセスは、この「記銘」「保持」「想起」 の3段階で進みます。
最初のステップは、記銘で、これは新しい情報を取り入れる段階になります。
例えば、初めて会った人の名前を聞くといった段階が、記銘にあたります。
次のステップは、保持で、これは取り入れた情報を脳内で保管する段階になります。
例えば、名前を聞いた後に、その人の顔と名前を関連づけて覚える段階が、保持にあたります。
最後のステップは、想起で、これは必要なときに思い出す段階になります。例えば、後日、名前を覚えた人を見かけて、名前を思い出す段階が、保持にあたります。
この3つの過程がスムーズに働くことで、私たちは記憶ができるのです。
脳にはいろいろな部位があり、その中でも記憶を司る脳の主な領域としては、大脳皮質、海馬、扁桃体があります。
まずは、よく記憶の司令塔とまで言われる海馬ですが、大脳側頭葉の内側部、わかりやすく言うと、耳の奥あたりに位置する場所に、小指ほどの大きさで左右一対ずつあるタツノオトシゴのような形をしている部分になります。
海馬は、特に短期記憶と関連があり、新しい記憶を一時的に保存する働きがあります。
したがって、この海馬が損傷すると、新しいことを覚えられなくなる「前向性健忘」が起こったりするのです。
海馬は、健忘とも深く関係していて、学習や体験は、一旦海馬で整理され、必要な情報は他の脳領域へ転送されます。
新しく覚えたことは、普段から使っていないと忘れてしまうということは、よく経験されると思いますが、これは、海馬が忘れてもよい情報と認識することで、人は忘れるのだとされています。
逆に言うと、普段からよく使う情報に関しては、海馬で一時的に保管された後、大脳皮質に移動し、そこで長期記憶として大事な情報ということで保管されます。
海馬は、20代、30代より萎縮が始まり、50代を過ぎると加速度的に体積が減少すると言われていますが、個人差もあり、生活習慣が萎縮の進⾏・抑制の鍵を握るとも言われているので、記憶と⽣活習慣はきっても切り離せないのです。
人の大脳半球の表面を覆う大脳皮質は、大脳の最も外側表面に位置する神経細胞の薄い層で、脳の大部分を占めていて、長期記憶を保存する場所になっています。
時間の経過とともに、海馬から大脳皮質へと情報が移されて、より安定した長期記憶として定着していきます。
扁桃体は、脳の側頭葉の内側に位置し、アーモンド形をした小さな器官で、15から20ミリ程度の長さになっています。
扁桃体は、感情に関連する記憶を処理し、恐怖・喜び・驚きといった強い感情を伴う出来事は、扁桃体の働きによってより強く記憶されていきます。
また、想起の段階では、海馬、大脳皮質、扁桃体が連携して働いていると言われています。
学習や記憶が脳に定着するメカニズムを考えるときに、重要になってくるのが、シナプス可塑性です。
神経細胞ニューロンは、シナプスと呼ばれる接合部で情報をやりとりしていますが、ここで信号が繰り返し伝わると、神経細胞同士のつながり方や信号の伝わりやすさにおいて、シナプスが強化され伝わりやすくなったり、逆にシナプスが弱化され伝わりにくくなったりします。
このような変化が「シナプス可塑性」と呼ばれています。
神経細胞ニューロンで、どのような変化が起こっているのか、もう少し詳しくみていきましょう。
神経細胞で、信号が伝達する際、大きな役割を果たしているのがシナプスになります。
特に、何度も繰り返し反復学習をすると、長期増強が起こります。
①信号によってシナプス前細胞からグルタミン酸が放出されます。
すると、
②神経細胞ニューロンの樹状突起にあるトゲ状の構造をした、シナプス後部を形成しているスパインにあるNMDA受容体にグルタミン酸が結合して活性化します。(このNMDA受容体は記憶の想起に重要となっています。)
すると、
③カルシウムイオンが細胞内に流入していきます。
④細胞内に流入したカルシウムが、シグナル伝達経路を活性化し、スパインが大きくなり、AMPA受容体の数が増加し、感度が上昇します。
⑤AMPA受容体はイオンチャンネルになっていて、グルタミン酸が結合することで開き、興奮性信号が伝達され、シナプス後細胞がより強く応答するようになります。
わかりやすく、動画にまとめてみましたので参考にしてください。
学習や記憶が脳に定着するメカニズムを理解し、シナプス可塑性を高めるための5つの柱をご紹介します。
それは、睡眠、栄養、運動、ストレス管理、そして間隔学習と能動的想起になります。
睡眠は、脳の不要なシナプスを弱め、有用なシナプスを強化するのに役立ちます。
特に深いノンレム睡眠中に、海馬から大脳皮質への記憶の転送が行われることがわかっています。
フレッシュな状態での脳で記憶していくためには、毎日しっかりと睡眠時間を確保し、規則正しい睡眠リズムを保つことが大切で、就寝前2時間はスマホ・PCの強い光を避けるようにすると良いでしょう。
栄養は、シナプス可塑性に重要で、膜の材料・伝達物質、エネルギーなどの面で、しっかりと栄養をとることが必要になってきます。
具体的には、DHA・EPAなどのオメガ3脂肪酸、B6やB12、葉酸などのビタミンB群、ポリフェノールやビタミンEなどの抗酸化物質、トリプトファンやチロシンといったアミノ酸などが記憶のために特に必要な栄養になります。
オメガ3脂肪酸は、魚に多く含まれ、神経膜の柔軟性を高めるのに役立ちます。
ビタミンB群は、卵やレバー、緑黄色野菜に多く含まれていて、神経伝達とDNA合成をささえるのに役立ちます。
抗酸化物質は、ベリー類、ナッツ、緑茶などに多く含まれていて、神経細胞の酸化ストレスを防ぐことが期待されています。
アミノ酸は、神経伝達物質の材料として必要で、大豆、ナッツ、肉類などに多く含まれています。
運動については、特に有酸素運動が、「脳の肥料」と呼ばれる脳由来神経栄養因子(BDNF)を増やし、シナプス形成を促進し、ニューロンを成長させることがわかっています。
週に3から5回、1回30分程度のウォーキング・ジョギング・サイクリングなどがオススメです。
運動直後に勉強すると記憶定着が高まるという研究もあります。
学習というと、ずっと机に座ってというイメージがありますが、脳の働きにおいては運動も重要なのです。
ストレス管理の面では、慢性的なストレスはコルチゾールを増やし、海馬の神経細胞を損なうということがわかっています。
そして、海馬の神経細胞を損なわれると、シナプス可塑性と記憶力が低下してしまいます。
ストレス管理という面で、深呼吸・瞑想・マインドフルネスはもちろん、趣味・音楽・自然との接触などでリラックスすることなども大事になってきます。
最後の間隔学習と能動的想起についてですが、シナプス可塑性は「繰り返し刺激されること」で強化され、間隔をあけて繰り返すことで、間隔効果により、より長期的な定着が起こってきます。
具体的な学習法としては、間隔を置いて学習を繰り返すスペーシング法、クイズ形式で問題をやる、覚えたことを自分の言葉で説明してみるといったことが、より記憶を定着させてくれます。