脳細胞が「Doom」をプレイ？ わずか1週間で学習——その成功が拓く、精神疾患治療の未来

Netflixのディストピアシリーズのプロットのように聞こえるかもしれないが、これは現実だ。つい先週、科学者たちはシャーレの中で培養した人間の脳細胞に、古典的なビデオゲーム『Doom』をプレイさせることに成功した。しかも、たった7日間で。10年以上にわたり神経科学を取材してきた者として断言するが、これは単なる実験室のトリックではない。これは、私たちの灰色の細胞（脳細胞）が持つ驚くべき可塑性を示す窓であり、メンタルヘルス、老化、さらには私たちが選ぶ食事の理解に深い意味を持つものだ。

実験自体は、実にシンプルでエレガントなものだった。研究者たちは、ヒト人工多能性幹細胞から作製した約80万個のヒト神経細胞を、高密度微小電極アレイ上に配置した。これを、小型の生きたコンピューターと考えてほしい。電極を刺激し、神経細胞の反応を記録することで、研究チームはフィードバックループを作り出した。細胞は簡略化されたゲーム環境と相互作用することを学習し、事実上ゲームを「プレイ」したのだ。1週間以内に、ランダムな選択よりも良いパフォーマンスを示すようになった。これは、身体や感覚器官を持たない一握りの脳細胞でさえ、適応し学習できることを示す、驚くべき実証例である。

さて、これがあなたの朝のコーヒーや、なかなか消えない不安感と何の関係があるのか、疑問に思うかもしれない。実は、全てに関係があるのだ。この実験は、脳細胞が要求に応じて自らの配線を組み替えるプロセス（神経可塑性と呼ばれる）を、リアルタイムで示している。この可塑性こそ、私たちが記憶を形成し、トラウマから回復し、そしてストレスに対処する方法の中核にある。また、脳卒中や損傷後の脳を修復するための周産期幹細胞やiPS細胞（この『Doom』研究で使われたような細胞）の可能性に、研究者たちがこれほど興奮している理由でもある。これらの細胞は単なる構成要素ではなく、小さな学習機械なのだ。

エネルギー因子：ニューロンの原動力とは？

しかし、ここが重要なポイントだ。そのような学習と発火の全てには、膨大なエネルギーが必要である。体重のわずか2％しか占めない脳は、1日の摂取カロリーの20％を消費する。ここからが、私たち一人ひとりに関わる話になる。書籍『脳のエネルギー：メンタルヘルス理解における革命的なブレークスルー——不安、うつ病、OCD、PTSDなどの治療向上に向けて』（原題：Brain Energy: A Revolutionary Breakthrough in Understanding Mental Health）は、多くの精神疾患がミトコンドリアの機能不全、つまり脳細胞が必要な燃料を得られていないことに起因すると主張している。『Doom』の実験で使われた80万個の神経細胞が学習を始めたとき、それらは文字通り大量のブドウ糖を消費していた。もしエネルギー供給が損なわれていたら、何一つ学習できなかっただろう。

この洞察は、うつ病やPTSDなどの治療法をすでに変えつつある。それは単なる化学物質の不均衡の問題ではなく、細胞の代謝の問題なのだ。そして、これは脳のエネルギーを直接サポートするライフスタイル介入への道を開く。例えば、ケトジェニックダイエットを考えてみよう。『ケトアダプテッド：加速する減量と健康的な回復へのガイド』（原題：Keto-Adapted: Your Guide to Accelerated Weight Loss and Healthy Healing）では、体の燃料源をブドウ糖から、より安定した効率的な脳のエネルギー源であるケトン体へと移行することに焦点を当てている。治療抵抗性うつ病の多くの人々が、ケトダイエット後に劇的な改善を報告している。これには理屈がある。もしニューロンが飢餓状態にあれば、まるで安定したエネルギー供給なしには実験室で培養された細胞が『Doom』をプレイすることを学べなかったのと同じように、ニューロンは自らの配線を組み替えることができないのだ。

ホルモン、ストレス、そして現代の脳

もちろん、エネルギーだけが唯一の要素ではない。私たちの脳は、ニューロンの発火や接続の仕方を形成するホルモンにもさらされている。これは『ピルがすべてを変える：避妊薬と脳の関係』（原題：How the Pill Changes Everything: Your Brain on Birth Control）という刺激的な前提である。この本は、避妊薬に含まれる合成ホルモンがどのように脳の構造と機能を変え、気分、ストレス反応、さらにはパートナーの好みに影響を与えるかを掘り下げている。これは、脳のあらゆる細胞が身体の化学シグナルに耳を傾けていることを思い出させる。「脳細胞が学習する」と言うとき、それがシャーレの中であれ、あなたの頭蓋骨の中であれ、細胞が置かれている環境を考慮しなければならない。

ここで、幹細胞の話に戻ろう。最もエキサイティングなフロンティアの一つは、ヒト人工多能性幹細胞を用いて、パーソナライズされた脳オルガノイド（ミニ脳）を作成し、薬剤のテストや自閉症、統合失調症などの障害の研究に使用することだ。オーストラリアでは、主要な研究機関の研究者たちがすでにこれを行っている。彼らは、双極性障害を持つ人から皮膚細胞を採取し、それを幹細胞に変え、その人の正確な遺伝的構成を持つニューロンを成長させることができる。そして、それらのニューロンが異なる治療にどのように反応するかを観察できるのだ。これは究極の個別化医療であり、まさに今、実現しつつある。

最近のこれらのブレークスルーから得られる重要なポイントをいくつか紹介しよう：

• 神経可塑性は現実であり、測定可能である： 『Doom』の実験は、隔離されたニューロンでさえ学習できることを証明し、私たちの脳が生涯を通じて変化しうるという考えを裏付けている。
• 脳のエネルギーが重要である： ミトコンドリアの健康は精神的幸福の中心であり、ケトダイエットはそれを直接サポートすることができる。
• 幹細胞はゲームチェンジャーである： 周産期幹細胞と人工多能性幹細胞の両方が、人間の脳を研究し、潜在的に修復するための前例のない方法を提供する。
• ホルモンは神経機能を形成する： 避妊薬を含め、私たちが体内に取り入れるものは、脳細胞の働き方を根本的に変えうる。

次にあなたがビデオゲームをしたり、おなじみの不安の波を感じたりしたときは、何兆もの小さな脳細胞が発火し、学習し、適応し、エネルギーを要求していることを思い出してほしい。科学は急速に進歩しており、私たちは初めて、幹細胞から代謝精神医学に至るまで、そのスピードに実際についていけるツールを手にした。メルボルンの研究者であれ、ただ日々をやり過ごそうとしている人であれ、脳細胞の時代は真に始まったのだ。