May-Britt Moser

最先端の神経科学研究所の中、機器の低い稼働音が響いている。ユウトは、複雑な神経経路が光を放つ大きなホログラフィックディスプレイを指差す。「これは単なる地図じゃないんだ、みんな」ユウトは興奮した低い声で説明する。「これは脳が自らをマッピングしているんだ。ナビゲーションの理解を根本的に変えた発見だよ。この信じられないような内なるGPSを見つけるのを手伝ってくれたのは誰か知っているかい、アトラス？」アトラスはきらめくディスプレイを凝視する。複雑な六角形のパターンが浮かび上がってくる。「たぶん知ってるよ、ユウト！メイブリット・モーザーとエドバルド・モーザー？彼らはそれでノーベル賞を受賞したんだ！」「その通りだ、アトラス！そして、それはすべて深い驚きの感覚から始まったんだ。アルバート・アインシュタインがかつて言ったように、『私たちが経験できる最も美しいものは神秘である。それはすべての真の芸術と科学の源である。』メイブリット・モーザーは本当にその神秘を受け入れ、私たちの脳が私たちがどこにいて、どこへ向かっているのかをどのように知るのかを解き明かしたんだ。」

ユウトは彼らを、シンプルな四角い囲いの中を仮想のラットが動き回り、その経路が色付きの点の軌跡を残しているスクリーンへと案内する。「レオン、君が小さなネズミになって、新しい部屋でチーズを探していると想像してみて」ユウトはスクリーンを指しながら話し始める。「君の脳はどうやって自分がどこにいるかを知るんだろう？実は、一九七〇年代に、ジョン・オキーフという科学者が驚くべきものを発見したんだ。海馬にある『場所細胞』だ」レオンの目が大きく見開かれる。「場所細胞？『あなたはここにいる』って教えてくれるの？」「その通り！仮想のラットが部屋の特定の場所に入ると、特定のニューロン、つまりこの『場所細胞』が小さなビーコンのように光るんだ。それらがラットに『ここは北西の角だ！』とか『壁のすぐそばにいるぞ！』って教えてくれる。でも、パズルにはまだ足りないピースがあったんだ」

ユウトは透明なデジタルホワイトボードに、場所細胞の限界を示すスケッチを描いている。「考えてみて、アトラス」ユウトは促し、ボードにいくつか孤立した円を描く。「場所細胞は地図上の個々のピンのようなもので、『ここ』と『ここ』を教えてくれる。でも、それらのピン間の距離はどうやってわかる？五歩動いたのか五十歩動いたのか、どうやってわかる？場所細胞は、広い範囲でのスケール感や方向感覚を与えてくれないんだ」アトラスは頭をかく。「じゃあ、『ここが僕の部屋』で『ここがキッチン』だとわかるけど、その間を効率的にどう移動するかとか、家がどれくらいの大きさかはわからないってこと？」「その通り！脳は、一貫した空間感覚を測定し維持する方法、つまり、それらすべての『場所』を結びつける普遍的な座標系を必要としていたんだ。それが、メイブリット・モーザーとエドバルド・モーザーが解決しようとしていた大きな問題なんだ！」

ホログラフィックディスプレイが切り替わり、デジタル地球儀を巡るアニメーションの旅が映し出され、ノルウェーのトロンハイム市がある美しいフィヨルドの風景に落ち着きます。「私たちの物語は、はるか北、科学的発見の中心地であるノルウェーのトロンハイムへと私たちを誘います」と、ユウトは風光明媚なデジタル地図を指差しながら語ります。「ここで、メイブリットとエドバルド・モーザーは、カブリ統合神経科学研究所で研究を確立しました。彼らを突き動かしたのは、脳がどのようにして世界自身の地図を構築するのか、という計り知れない好奇心でした。」レオンは地図上の光る建物を指差します。「では、彼らはそこで脳の本当の地図作成者を見つけようとしたのですね？」「その通りです！彼らは『場所細胞』だけではない、もっと何かがあるはずだと考えていました。彼らは、私たちが環境の幾何学を理解することを可能にする、より根本的なシステム、つまり神経の青写真があるという仮説を立てました。彼らの探求は、この内部座標系を司るニューロンを見つけることでした。」

場面は、実験装置の詳細な科学図に切り替わる。広い開かれたアリーナにラットがおり、その脳に微小電極が埋め込まれ、記録装置にワイヤレスで接続されている。「この隠された地図を見つけるために、モーザー夫妻は脳に直接耳を傾ける必要がありました」と、ユウトは図に線をなぞりながら説明する。「彼らは、ラットの脳の特定の部位、海馬のすぐ隣にある内側嗅内皮質と呼ばれる場所に、ごく小さく無害な微小電極を埋め込みました。これにより、ラットが広い開かれたアリーナを探索する際に、個々のニューロンの電気的なおしゃべりを記録することができたのです」アトラスは頷く。「つまり、脳細胞が話しているのを聴く小さなマイクのようなものなんですね？」「その通りです！ラットは自由に歩き回り、おやつを追いかけ、遊びました。その間ずっと、科学者たちはどのニューロンが『発火』し、いつ発火したかを観察していました。彼らは、『ここにいる』という単純な情報以上の、一貫した空間コードの繰り返しパターンや兆候を探していたのです」

スクリーンには今、驚くべき結果が映し出されています。ラットが動くと、記録された神経活動から鮮やかで光る六角形の格子パターンが現れたのです。「そして、彼らはそれを見たのです。誰も予測できなかったパターン、まさに『あは！』という瞬間でした！」ユウトは画面上の複雑なデザインを指でなぞりながら叫びます。「ラットが探索するにつれて、内側嗅内皮質にある特定のニューロンが、一箇所だけでなく、複数のかつ等間隔の場所で発火し、完璧な六角形の格子を形成したのです！彼らはこれを『グリッド細胞』と名付けました。」レオンは息をのみます。「まるでハニカムみたいだ！つまり、脳には独自の目に見えない方眼紙があるってこと？」「ええ、レオン、その通りです！それぞれのグリッド細胞は空間の異なる点で発火し、それらをたくさん組み合わせると、息をのむような、幾何学的に正確な環境の地図を作り出します。これが欠けていたピース、つまり脳に組み込まれた座標系だったのです！」

ユウトは今、洗練されたインタラクティブシミュレーションを使って、複数のグリッド細胞がどのように組み合わさって一貫した空間マップを作り出すかを示しています。「個々のグリッド細胞は、それぞれ異なる『尺度』や『方向』を持つ小さな定規やコンパスのようなものだと想像してください」とユウトはシミュレーションを操作しながら説明します。「ある細胞は特定の方向に五歩進むごとに発火し、別の細胞は異なる方向に十歩進むごとに発火します。しかし、これらのグリッド細胞が連携すると、それらの六角形のパターンが重なり合い、脳に環境内の正確な位置、移動距離、方向を伝える超精密な地図を作り出すのです」アトラスは考え深げな表情をします。「つまり、『あなたはここにいる』だけでなく、『あなたは地図上の正確なここにいて、これらの座標をたどればそこに行ける』ということですか？」「その通りです！このグリッド細胞システムは、精神的なGPSとして機能し、新しい場所をナビゲートしたり、経路を記憶したり、周囲の精神的な地図を形成したりすることを可能にします。これは空間理解のための、洗練された普遍的な解決策なのです」

ディスプレイは、健康な脳の活動とアルツハイマー病患者の脳の活動の比較に切り替わり、グリッドセルシステムの劣化を強調しています。「この発見は単に興味深いだけでなく、人間の健康を理解する上で深い意味を持っています」とユウトは言い、左側の脳スキャンを指差します。そこには活発なグリッドセル活動が示されています。「アルツハイマー病の最も初期の症状の一つは、しばしば見当識障害や、慣れた場所でも道に迷うことです。今、私たちはその理由を理解しています。」アトラスの声が和らぎます。「グリッドセルが機能しなくなるからですか？」「その通りです。研究によると、グリッドセルの本拠地である内側嗅内皮質は、アルツハイマー病によって最初に影響を受ける脳領域の一つです。彼らの内部GPSが故障するのです。このメカニズムを理解することは、この壊滅的な病気と闘うための新しい治療法や診断ツールを開発するために不可欠です。」

場面は、マイ・ブリット・モーザーとエドバルド・モーザーがノーベル賞を受賞し、レオン、アトラス、ユウトが画面でその放送を見ている祝賀のイメージに変わる。「モーザー夫妻の研究の重要性は否定できませんでした」とユウトは言い、画面が歴史的な瞬間を映し出す中、誇らしげな笑顔を浮かべる。「二千十四年、マイ・ブリット・モーザーとエドバルド・モーザーは、ジョン・オキーフとともに、脳内の位置特定システムを構成する細胞の発見により、ノーベル生理学・医学賞を受賞しました。それは、脳の最も深い秘密の一つを解き明かしたことに対する世界的な評価の瞬間でした。」レオンは興奮して拍手する。「脳のGPSを発見したことに対するノーベル賞！すごい！」「その通りだよ、レオン。彼らの研究は、私たちがどうやって道を見つけるかを説明しただけでなく、記憶、学習、そして私たちの脳が世界に対する認識をどのように構築するかを理解するための新たな道を開いたんだ。それは、すべての神経科学にとってパズルの基礎となるピースなんだ。」

最終的な展示は、メイ・ブリット・モーザーの発見が様々な分野に与えた広範な影響と、それによって触発された現在進行中の研究を示すダイナミックなモンタージュです。「メイ・ブリット・モーザーの先駆的な研究は、世界中の科学者を鼓舞し続けています」と、ユウトはモンタージュの画像に腕を広げながら締めくくります。「神経疾患のより良い診断ツールの開発から、バーチャルリアリティがナビゲーション能力をどのように回復させるかを探求することまで、彼女の遺産は数えきれないほどの研究努力を推進しています。私たちはまた、グリッド細胞が抽象的な思考にどのように関与し、アイデアや概念を『ナビゲート』するのに役立つのかも研究しています！」アトラスはにやりと笑います。「じゃあ、グリッド細胞は店への道を見つけるだけでなく、新しいアイデアを見つけるのにも役立つってこと？」「脳はね、君たち、宇宙で最も複雑で驚くべき創造物なんだ。そして、メイ・ブリット・モーザーのような科学者のおかげで、私たちはその驚くべき秘密を、一度に一つのグリッドずつ、解き明かし続けているんだ。発見の冒険は決して本当に終わらないんだよ」