理化学研究所と東京都立大学、麻酔時に神経活動の持続性と脳領域間の連携が低下

理化学研究所と東京都立大学は2026年10月8日、麻酔時の神経活動の変化を調べた研究成果を発表した。理研によると、活動の持続性と脳領域間の連携がともに弱まる変化が見られた。

何が発表されたのか

国際共同研究が解析したのは、ヒト、マカク、マーモセット、マウス、ゼブラフィッシュ、線虫の6種だ。セボフルラン、プロポフォール、ケタミン、イソフルランなどの麻酔時のデータを調べた。

研究では、覚醒時と麻酔時の神経活動を6,827種類の時系列特徴で比較した。時系列特徴とは、時間とともに変わる信号の性質を数値にしたものだ。理研によると、485種類の特徴が、比較した全ての条件で同じ方向に変化した。

注目点は、異なる種や麻酔時のデータを共通の物差しで調べたことだ。神経活動の数千種類の特徴をまとめて調べる手法を、動的表現型解析と呼ぶ。

かんたんに言うと

脳の活動を、人が言葉を交わす場にたとえてみよう。直前の話を覚えていることと、相手とタイミングを合わせることは、別の要素だ。今回の研究は、神経活動について、この両方に当たる変化を調べている。

過去の神経活動の影響が残る時間を示す指標が、内在的神経時間スケールだ。理研によると、6種全てで、麻酔時にはその影響がより早く失われた。たとえで言えば、直前の話の余韻が短くなる状態に当たる。

一方、異なる脳領域の活動が同じタイミングで変動する性質を、同期性という。理研によると、麻酔時にはこの同期性も低下した。活動の持続性や周期性の、脳領域ごとのばらつきも増えたという。

研究陣は、活動の持続性と領域間の連携がともに弱まる状態を「神経活動の時空間的孤立」と呼ぶ。ここでの「孤立」は、時間的なつながりと、領域間の連携が弱まることを表す。

刺激への反応との関係も調べた

研究では、麻酔中のマカクの脳内の特定部位を電気で刺激した。理研によると、外界からの刺激に行動で反応できる性質が戻る際、神経活動の持続性も回復した。

比較のために別の部位を刺激し、反応性が戻らなかった場合には、同様の神経活動の変化はなかったという。単に麻酔時の特徴を比べるだけでなく、反応性が戻る際の活動の変化も調べた研究だ。

まとめ

今回の成果は、麻酔時の脳を、活動の続き方と領域間の連携という面から捉えたものだ。理研は「時空間的孤立」が、外界への反応性が低下した脳状態の指標になる可能性を示している。

理研は今後、共通の比較手法をさまざまな脳状態や疾患に応用することに期待している。麻酔時に見られた共通の変化が、ほかの脳状態を理解する手掛かりになる可能性がある。