タコは人と違う仕組みで記憶を長く残していた

タコは、問題を解いたり道具を扱ったりする、賢い生き物として知られています。

タコの神経系はおよそ5億個の神経細胞からなり、背骨のない動物の中で最も大きなものです。

ところがタコの祖先は、5億年以上前に私たちの祖先と別の道を歩み始めました。

神経細胞の3分の2は脳ではなく腕にあり、体のつくりも私たちとは大きく違います。

それでもタコは、経験したことを覚えて、次に生かせます。

私たち脊椎動物では、記憶を長く残すには、脳の中で新しいタンパク質を作る必要があると考えられてきました。

では、まったく別の道筋で進化したタコの脳は、どうやって覚えたことを長持ちさせているのでしょうか？

研究チームは、その答えをタコの脳の「記憶の中枢」で探しました。

研究の詳細は、イスラエルのヘブライ大学らにより、2026年10月15日付で学術誌『Journal of Neuroscience』に掲載されました。

記憶と「つながりの強まり」

記憶は、脳の中で神経細胞どうしのつながりが強まることで残ると考えられています。

強い刺激を短く受けたあと、つながりが長く強いままになる現象があり、これを長期増強(LTP)と呼びます。

哺乳類では、すぐに消える強まりを、長く続く強まりに変える段階があるとされています。

その段階には、遺伝子を働かせて新しいタンパク質を作ることが必要だと考えられてきました。

つながりの部分を、新しい部品で作り替えるようなイメージです。

一方、タコの脳で学習を受け持つのは「垂直葉(すいちょくよう)」と呼ばれる部分です。

目で見て学ぶときの中心で、私たちの脳でいえば海馬(かいば)に近い役割を持ちます。

垂直葉には、2500万個もの小さな神経細胞が詰まっています。

そのおよそ9割は、ほかの細胞からの入力を1本しか受けない、とても単純なつくりをしています。

研究チームは以前、この垂直葉への入り口のつながりで、はっきりした長期増強が起きることを見つけていました。

ただ、その強まりを何が支えているのかは、一部しか分かっていませんでした。

強まりを支えていたのは何だったのか？

研究チームが注目したのは、一酸化窒素という気体の分子です。

一酸化窒素は細胞の膜を通り抜けられる小さな分子で、神経細胞どうしの合図にも使われます。

体の中では、ある酵素(一酸化窒素合成酵素)が一酸化窒素を作っています。

これまでの考えでは、一酸化窒素は、つながりが強まる「きっかけ」の段階で働くとされてきました。

そこでチームは、マダコの脳から取り出した垂直葉の組織に、この酵素を止める薬を加えました。

その状態で、強い電気刺激を短く与えたのです。

もし一酸化窒素が「きっかけ」なら、つながりは強まらないはずです。

ところが、酵素を止めても、強まりの「書き込み」自体は起きていました。

ただし薬が効いている間は、強まった信号がはっきりとは表に出てきませんでした。

そして薬を洗い流していくと、隠れていた強まりが、じわじわと現れてきたのです。

つまり一酸化窒素は、強まりを書き込む役ではなく、書き込まれた強まりを表に出す側で働いているとみられます。

では、その働きはいつまで続いているのでしょうか？

チームは、強い刺激から4時間以上たったあとに、酵素を止める薬を45分間加えてみました。

すると、それまで続いていた強まりが消えてしまいました。

4時間たっても酵素が働き続けていることを示唆する結果だと、研究チームはみています。

これを直接確かめるため、チームは炭素繊維でできた細い電極で、組織の一酸化窒素の量を測りました。

強い刺激を与えると、一酸化窒素の量は、信号の強まりと歩調を合わせて増えていきました。

おおまかに見積もると、その濃さは、ふだん体の中で見られる範囲のおよそ1000倍に達していました。

実際、一酸化窒素を出す薬を多めに与えると、短い間ですが、つながりが強まりました。

一酸化窒素の濃い状態が続くことが、強まりを表に出し続ける鍵になっていると考えられます。

自分で回り続ける「分子スイッチ」？

実験からは、もう1つ見えてきたことがあります。

「速い」タイプと呼ばれる一部のつながりでは、酵素を止める薬が、強まりの維持そのものも崩していました。

このグループでは、薬を洗い流したあとに強い刺激をもう一度与えると、強まりが完全な形で戻りました。

そこで研究チームが考えたのが、次のような仕組みです。

強い刺激で酵素がいったん働くと、一酸化窒素が作られます。

その一酸化窒素が、自分を作った酵素を再び働かせます。

こうして酵素は、刺激のときに増えたカルシウムが元の量に戻ったあとも、止まらずに働き続けます。

作られたものが作り手を動かし続ける、自分で回り続けるスイッチ(分子スイッチ)です。

さらに一酸化窒素は、つながりの送り手側へさかのぼって広がり、合図の物質を多く出させます。

報道によると、新しいタンパク質を作るのを止める薬を加えても、垂直葉の強まりは保たれたままでした。

脊椎動物の海馬では、同じような薬で、長く続く強まりが数時間のうちに消えるとされています。

つまりタコは、部品を作り替えるのではなく、スイッチを入れっぱなしにすることで強まりを保っていると考えられます。

研究チームは、貝などの仲間(軟体動物)が持つ仕組みが進化の中で作り変えられ、タコの高い知能につながったと見ています。

ヘブライ大学のホクナー教授は「タコは、短い経験を神経のつながりの長く続く変化に変えるという課題に、根本的に異なる分子の解決策を進化させました」と話しています。

ただし今回の結果は、取り出した脳の組織に電気で刺激を与えて得られたものです。

また、酵素を止めて維持まで崩れたのは、一部のつながりのグループに限られていました。

それでも、記憶の土台を長く残す方法が1つではないことを、タコの脳は示しています。

私たちの脳は、新しい部品でつながりを作り替えて記憶を残すと考えられてきました。

一方タコの脳では、小さな気体の分子が酵素のスイッチを押し続けることで、つながりの強まりを保っているのではないか。研究チームはそう提案しています。

参考文献

How Octopuses Lock in Long-Term Memory Without New Proteins (Neuroscience News)
https://neurosciencenews.com/octopus-memory-ltp-neuroscience-32385/

元論文

A novel nitric oxide (NO)-dependent ‘molecular switch’ mediates LTP in the Octopus vulgaris brain through persistent activation of nitric oxide synthase (NOS)
https://doi.org/10.1523/jneurosci.1676-25.2026

ライター

山下 浩介: むずかしい研究を、なるべく分かりやすく伝えたい。専門の言葉はふだんの言葉に置きかえて、身近な例で例える。それで「わかった」「楽しかった」と言ってもらえたら嬉しいです。 好きなのは、通学路や台所や日常の中にある科学。眠っているあいだに記憶が整理される話や、虫の鳴き方に意味がある話のように、読み終わったあとに誰かへ話したくなる研究を探しています。

編集者

ナゾロジー 編集部