脳細胞は、運動を司ることが知られているマウスの脳の領域である線条体に存在していた。(画像引用：Munshi et al, eLife)

磁場を利用することで、マウスの特定の脳細胞を活性化し、走らせたり、回転させたり、固まらせたりすることができることが、新しい研究で明らかになった。

ニューヨーク州立大学バッファロー校の生物物理学者であるArnd Pralle氏は、「この研究は、動物が特定の行動をする際に使用する特定の脳回路を特定するのに役立ち、ひいては人間が同じ行動をする際にどの脳領域が関与しているかをより正確に特定するのに役立つだろう」と述べている。

主な目的は、実験動物の脳がどのように感情や行動を符号化しているかを研究するためのツールを開発することだと、Pralle氏はLive Science誌に語っています。”また、「その多くを人間の脳に反映させることができます」と付け加えた。

【心のミステリートップ10】

脳のコントロール

科学者たちは、埋め込んだ電極を使ってサルの動きや思考をコントロールしたり、遺伝子操作によってレーザー光線でオンになる脳回路を作ったりしている。2014年に行われた実験では、1匹のサルがもう1匹のサルの動きをコントロールすることもできた。しかし、それらの方法は、脳に電極を埋め込むか、あるいは、かさばるケーブルを脳にハードワイヤリングするかのいずれかである。しかし、それらの処置は動物にダメージを与える可能性があり、基本的にはケーブルにずっと繋がれた状態でいることになる、とプラールは言う。

一方、経頭蓋磁気刺激は、薬物療法に反応しないうつ病の治療法としてFDA（米国食品医薬品局）に認可されていますが、脳の広い範囲に作用し、特定のネットワークを標的とするものではありません。しかし、科学者たちは、なぜそれが有効なのか、まだ完全には理解していないとPralle氏は言います。

今回の研究では、Pralle准教授らは、磁場を使って個々の脳細胞のスイッチを入れた。通常、磁場は生体組織に影響を与えずに通過するので、研究チームは、磁気刺激を熱エネルギーに変換する方法を必要とした。そこで研究チームは、振動する磁場を熱エネルギーに変換する微小な磁性ナノ粒子を注入した。このナノ粒子は、脳細胞の表面にくっつきます。細胞が加熱されると、神経細胞の温度感受性の高いチャネルが開き、チャネル内に正イオン（荷電粒子）があふれ、神経細胞が発火する。通常、マウスの脳内には温度感受性チャンネルがほとんどないため、研究チームは遺伝子操作でこのチャンネルを持つようにしたのである）。

この技術を使って、マウスの特定の動きを操作し、くるくる回ったり、走ったり、さらには固まって四肢が動かなくなったりさせた。

この新しい技術は、他の動物の脳機能を操作する方法に比べて優れているとPralleは言う。例えば、今回使用した磁場は、脳のより広い領域で作用するため、同時に別々の脳領域をターゲットにすることができるのだという。霊長類では、特定の作業を行うために複数の脳領域を活性化する必要があることが多いのです。

Pralle氏によると、遺伝子工学とナノ粒子を用いたこの技術は、人間の脳に使用することを意図したものではなく、また、人間を操作したり、マインドコントロールしたりすることを目的としたものでもありません。むしろ、動物に特定の行動を起こさせることで、その作業を担当する脳の領域を特定することができるという。

将来的には、これらの動物から得られた脳機能の理解により、人間のパーキンソン病などの治療に必要な脳回路を特定できるかもしれないとPralle氏は述べています。

“脳を刺激する方法はさまざまなものが考えられます。”しかし、どの回路が何をしているのかがわかれば、あちこち探し回る必要はありません」。

この研究成果は、8月15日に学術雑誌「eLife」に掲載されました。

原文はLive Scienceに掲載されています。

Magnetic Fields Can Remotely Control Brain Cells in Mice