内嗅皮質はCA1とは独立して課題に関連する遠隔位置を表象する

停止しているときに脳が場所を結びつける仕組み

玄関の前に立ちながら、コーヒーを置いたキッチンを思い浮かべることを想像してください。私たちの脳は常に現在地と向かうべき場所の間を行き来しています。本研究は、マウスの重要な航法領域である内側内嗅皮質が、動物が静止している間に場所間のこうした心的ジャンプをどのように扱うか、またそれが経路や目標の学習にどのように寄与するかを問いました。

場所記憶を試すX字迷路

この疑問を調べるため、研究者らは各試行で2つの報酬地点が結びつくX字迷路をマウスに学習させました。マウスはまず「サンプル」腕に入り小さな報酬を得てから、規則に従ってより大きな報酬を得るために二つの「選択」腕のどちらかを選びます：規則がある間は迷路の同じ側の腕へ行き、規則が反転すると反対側の腕へ行く。何日にもわたりマウスは変化する規則を学び、1セッションで約100試行をこなしました。作業中、超細径のNeuropixelsプローブで内側内嗅皮質と近接する海馬CA1の数百の個々のニューロン活動を同時記録し、各瞬間に各領域が迷路のどの位置を表象しているかを復元できるようにしました。

静止中に地図がジャンプする

運動中は、内嗅皮質の活動パターンはマウスの実際の迷路上の位置を密に追っており、まるでGPS上の動く点のようでした。しかしマウスが停止したとき、注目すべき現象が起きました：内嗅皮質からデコードされた位置がしばしば身体から遠く離れた場所へ「ジャンプ」し、頻繁に迷路の反対側へ向かっていました。著者らはこうした表象を、表された場所が少なくとも20センチメートル離れている場合に「非局所的（nonlocal）」符号化と定義しました。ほぼ半分の停止にそのような非局所的内容が含まれ、全ての静止時間ビンの約4分の1が遠隔の場所を反映していました。重要なのは、これはデコードの偶然ではなかったという点です。現在の物理的位置に調律された細胞は発火を続けていましたが、好みの場所が遠隔の迷路位置にある細胞群の発火がこれらの時期に増加し、読み出しを遠方の位置へ押しやっていました。

独立したスナップショット、古典的リプレイとは異なる

これまでの研究では、海馬のシャープウェーブ・リップルと呼ばれる短時間の電気現象中に過去の経路が協調的に「リプレイ」されることが示されており、これは記憶を支えると考えられています。本研究では、内嗅皮質がこれらのリップル中に遠隔位置を表すこともありましたが、非局所的符号化の大部分はリップル外で起きていました。内嗅皮質とCA1の活動を比較すると、非局所期間中は局所期間よりも両領域の同期が低下していました。CA1は内嗅皮質と同じ場所を表す可能性が低く、領域間の細胞ペアの同時発火も減り、内嗅皮質からの入力をCA1に伝えると考えられる高速リズムも弱くなっていました。これらの結果は、多くのこうした心的ジャンプの間に内嗅皮質が海馬出力に大きく影響を与えずに独自の内部地図を動かしていることを示唆します。

適切なタイミングで適切な場所を想起する

これらの遠隔表象の内容は決してランダムではありませんでした。マウスは報酬地点でより長く停止する傾向がありましたが、非局所的符号化は特に中央の腕のような迷路の他の場所にいるときに起こりやすかった。動物が実際にどこに座っているかに関係なく、遠隔表象は偶然よりもはるかに報酬のある位置を優先していました。サンプル報酬でマウスが立ち止まると、内嗅皮質の活動は正答試行ではそのサンプルと正しく対応する選択報酬をより頻繁に表し、誤りでは対応していない報酬へとシフトしました。同様に、正しい判断の後に選択報酬で休んでいるとき、内嗅皮質の地図は対応するサンプル報酬へと跳び戻ることが多くありました。課題の規則が反転して“正しい”腕の組合せが変わると、遠隔表象の優先もその新しい規則に合わせて反転しました。

日常的なナビゲーションへの意義

これらの結果は、内側内嗅皮質が動物が静止しているときに課題に関連するが物理的には遠い場所をしばしば表象し、これらの心的ジャンプが場所間の正しい対応に合わせて調整されていることを示しています。別の脳領域であるCA1はこれらの出来事の間に大部分が関与を離れますが、内嗅皮質は対応する地点間の結びつきを静かに強化したり、次にどこへ行くかを決める際に有用な目的地を呼び起こす手助けをしている可能性があります。日常的な例で言えば、ある目印で立ち止まりながら別の場所を思い出しているとき、移動していなくても脳の内部地図がそれらの場所を背景で能動的に結びつけていることをこの研究は示唆しています。

引用: Aery Jones, E.A., Low, I.I.C., Cho, F.S. et al. Entorhinal cortex represents task-relevant remote locations independently of CA1. Nat Neurosci 29, 1181–1190 (2026). https://doi.org/10.1038/s41593-026-02232-0

キーワード: 空間ナビゲーション, 内嗅皮質, 記憶リプレイ, マウス迷路, 海馬