嘲笑された脳のスイッチというアイデアが、後にノーベル賞を受賞

人間の頭蓋骨の中には、約1.3キログラムの絡み合った電気ネットワークが存在する。それは子供時代の記憶を保存し、心拍を安定させ、呼吸のリズムを設定し、いつ眠るかを決定する。20世紀の大半、科学者たちは脳のどの領域がどの仕事を担っているかを大まかに知っていたが、そのツールは鈍かった。彼らが作成した画像は、すりガラスを通して撮影した写真のように見えた——大きな形は見えても、働いている個々の細胞は決して見えなかった。

その夢は言葉にするのは簡単だが、実現はほとんど不可能だった。選んだ一種類のニューロンに専用の光スイッチを与える。オンにすればその細胞が発火し、オフにすれば静かになる。そして動物が何をするか観察する。少数の細胞をオンにすることで恐怖、空腹、あるいは記憶が生じるなら、それらの細胞がその感情を引き起こしている証拠であり、単に関連しているだけではない。

その夢は今、科学界最高の栄誉で報われた。3人の研究者が、このアイデアを世界中で使われる標準的な実験手法に変えた業績で、今年のノーベル賞を分かち合った。この物語が際立つのは、プロジェクトがどのように始まったかである。かつて同僚たちはこの提案を、会議で笑いを取るために話すようなジョークとして扱った。外来遺伝子を特定の脳細胞に導入し、それらの細胞を光に反応させることは、神経科学というよりSFのように聞こえた。

前進の道は借用から生まれた。研究者たちは微生物——環境を感知するためにそれを使う生物——から光感受性タンパク質を取り出し、遺伝子指示を選んだニューロンに届けた。細い光ファイバーを脳に当てると、標的の細胞だけが反応する。この技術は、この分野を何十年も悩ませてきた問いに答えたため、急速に広まった。活動がどこで起こるかではなく、活動が何をするかという問いである。

それ以来、研究室はこのアプローチを使って記憶、依存症、睡眠、運動の背後にある回路を追跡してきた。それは、一瞬の経験がどのようにして持続する記憶になるのか、損傷した回路がいつかどのように再調整されるのかを解明するのに役立った。この方法は今や現代神経科学の主力であり、何千もの研究や一世代の研究者の訓練に登場している。

この賞はまた、科学が実際にどのように進むかについて、より静かな教訓も運んでいる。大きなブレークスルーはめったに完成した形では現れない。それは誰も資金を出せない奇妙な問いとして始まり、何年もの懐疑を生き延び、後になって初めて振り返れば明白に見える。3人の受賞者は、彼らのアイデアが流行遅れの間も働き続けた。まさにそれが、最終的に不可欠になった理由である。

一般の人々にとって、実用的な恩恵はまだ展開中である。どの細胞がどの行動を駆動するかを理解することは、パーキンソン病、慢性疼痛、重度のうつ病などの状態に対する将来の治療法を形作る可能性がある。そのいずれも保証されておらず、動物での発見を人間の治療に翻訳することは、依然として遅く慎重な作業である。

すでに明らかなのは、視点の変化である。脳はもはや、科学者が外から観察することしかできない神秘的な全体ではない。それは彼らが細胞ごとに、問いごとに探査できる回路基板である。かつて冗談として一笑に付されたアイデアは、自分自身を理解するための最も鋭いツールの一つとなった——そして今年、懐疑論者たちは答えを得た。