脳の細胞を増やす運動はあるのか。マウスで新しい神経細胞を調べた実験と、人の海馬の体積や血液量を測った研究を読み分ける。高齢者の比較試験で示された変化、血中BDNFとの関連、動物の結果を若い大人に当てはめる際の距離から、運動が脳を育てるという言葉の意味を考える。
回し車を走ったマウスの脳と、散歩を終えた自分の脳。同じ「運動後」でも、細胞が増えたと確かめる方法は違う。運動が脳を育てるという話には、実験に支えられた部分がある。運動した高齢マウスで新しい神経細胞の生成が増えた研究があり、人の高齢者でも有酸素運動による海馬の体積増加と記憶機能の改善が報告されている。細胞の生成と脳の体積は別の測定であり、この結果を18〜39歳の女性の細胞数の変化へ直接当てはめることはできない。[1][3]
答えの芯はここだ。動物実験には細胞を標識して調べた証拠がある一方、人の海馬の画像が大きくなったことを、そのまま神経細胞が増えた証明には置き換えられない。人と動物を橋渡しする研究でも、血液量という画像の指標と、動物の組織で測った神経新生との関係を確かめている。[3][5]
既存記事「ウォーキングの効果は半年で記憶にも？海馬の大きさと覚える力を分けて読む」には、歩行と記憶の変化という問いを譲る。ここで追うのは、運動後の脳を何で測り、どの段階まで確かめたら「細胞が増える」と呼べるのか、という証拠の道筋である。
「脳を育てる」の中には違う変化が入っている
海馬は学習や記憶に関わる脳の構造である。その中の歯状回という領域では、成体の神経新生が研究されてきた。神経新生とは新しい神経細胞が生まれる過程を指す。動物と人の研究をつなぐレビューは、海馬の構造や働き、空間の記憶、成長因子、血管など、複数の水準から運動の影響を整理している。[5][6]
この「複数の水準」が大切だ。脳の変化という表現には、細胞そのものの生成だけでなく、細胞同士の接点であるシナプスの構造や結びつきの強さ、血管機能、代謝の変化も含まれる。人と動物の研究を扱い、特に高齢者での利益を整理したレビューは、これらが可塑性、つまり経験に応じて構造や働きが変わる性質を支えると論じている。18〜39歳の女性への適用では、こうした経路の説明と、その年代での効果の大きさを分けて考える必要がある。[4]
したがって、記憶課題の成績がよくなった、海馬の画像に変化があった、血液中の成長因子と関連した、という結果は、それぞれ違う場所から脳の変化を見ている。これらを同じ意味の表現として並べると、測定の違いが消える。運動と脳を結ぶ証拠は、細胞、血管、構造、行動の間を行き来するからこそ、何を見た話なのかを残す必要がある。[4][5][6]
たとえば「頭がすっきりした」という帰り道の感想を、自分の神経細胞数の記録にすることはできない。それでも、その感想を無価値と扱う必要もない。個人の手応えと、研究で確認された生物学的な変化を別の欄に置けばよい。レビューが扱う脳の適応は広く、神経新生以外の経路も含めて脳の適応を説明している。[4][6]
また、脳全体を一括して「増える」と考えると、場所の違いまで失われる。高齢者を対象とした比較試験では海馬に変化があっても、尾状核と視床の体積には介入の影響がなかった。18〜39歳の女性でも同じ部位に同じ変化が生じるかは、この高齢者の結果からは決められない。脳のどこを見ているかまでが結果の一部なのだ。[1]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
マウスでは新しい細胞を標識して調べた
細胞を見た実験から始めよう。高齢マウスを調べた比較研究では、生後19か月まで運動しない状態で過ごしたマウスに、自発的に走れる回し車を用意した。若いマウスと高齢マウスを、回し車のある条件とない条件に置き、新しく生まれた細胞を標識したうえで調べている。対象はマウスであり、18〜39歳の女性に同じ細胞生成の変化が起こるかは人での検証が必要だ。[3]
細胞の標識には、ブロモデオキシウリジンという物質やレトロウイルスを使っている。目的は、新しく生まれた細胞を後で識別することだ。細胞を直接識別するための操作である。「新しい細胞」という問いに対応する測定を実験の中に組み込み、運動の条件と照らし合わせている。[3]
1か月後には水迷路で学習を評価した。高齢の走行群は、同じ年齢の対照群より課題の習得が速く、保持もよかった。加齢で低下した神経新生は、走ることによって若い対照群の水準の50%まで回復したと報告された。新しく生まれた神経細胞の細かな形態も若い走行群と高齢の走行群で違わず、初期の成熟が加齢によって損なわれていないと解釈されている。[3]
ここで50%の分母を間違えたくない。高齢マウスの脳細胞が半分増えたという数字ではない。若い対照群の神経新生を基準にした回復の水準である。脳全体の細胞数、若さの割合、記憶力の上昇率にも読み替えられない。[3]
この実験の面白さは、高齢になってから運動する条件でも変化が観察された点にある。一方、比較しているのはマウスの回し車と水迷路である。中央線で資料を読み、夕方に散歩する人の生活へ、そのまま運動量や記憶の伸び幅を移すことはできない。種の違いを越えるには、人で別の測定と検証が必要になる。[3][6]
細胞の変化と行動の変化を同じ実験で調べたことにも意味がある。ただし「一緒に変わった」と「新しい細胞だけが成績改善を起こした」は異なる主張だ。運動には血管やシナプスなどへの作用もあるため、脳の働きを説明する際には、候補となる経路をまとめて考える必要がある。[3][4]
人の海馬が大きくなった試験は何を示したか
人で広く引用されるのが、高齢者120人を対象とする無作為化比較試験である。無作為化とは、比較する条件への割り付けを偶然に任せる方法だ。この試験では有酸素運動によって海馬前部の大きさが増し、空間記憶の改善を伴った。海馬の体積増加は2%と報告された。対象が高齢者なので、18〜39歳の女性に同じ増加率を当てはめることはできない。[1]
著者らはこの増加を、加齢に伴う体積減少の1〜2年分を取り戻す変化に相当すると表現した。比較の対象は海馬の体積である。人の年齢そのものが戻ったという結果でも、脳の全機能が若返ったという結果でもない。「年分」という身近な言葉ほど、何の変化を換算しているのかを確かめたい。[1]
対照群では海馬の体積が減ったが、介入前の体力が高いほど減少が部分的に抑えられた。運動を割り付けて比べた結果と、もともとの体力との関連は分けて読める。後者だけを取り出して、体力を上げれば誰でも同じ割合で体積減少を防げる、と保証することはできない。[1]
さらに、海馬体積の増加は血清BDNFの高さと関連していた。BDNFは脳由来神経栄養因子という、神経新生に関わる成長因子である。体積と血液中の物質が関連したことは、運動の仕組みを考える手掛かりになる。ただし、血清の値と神経細胞の数を同じ物差しとして扱う結果ではない。[1]
この試験は「人でも脳の構造が運動に応じて変わりうる」という問いには、実験的な根拠を与える。一方、120人という対象が高齢者だった事実は残る。この数値は、高齢期の海馬の変化を理解するために読む。検索している自分の年齢と、研究参加者の年齢を照らすだけでも、数字との距離をつかみやすくなる。[1][6]
仕事の物覚えが気になる人には、記憶の改善という言葉の範囲も気になるはずだ。この試験で示されたのは空間記憶の変化である。会議の発言、買い物の予定、語学の単語など、日常のあらゆる記憶が同じ程度に変わるという約束にはならない。脳の部位を特定するのと同じく、調べた機能を特定する読み方が必要になる。[1]
血液量の画像を細胞の研究へつないだ工夫
人の脳を画像で測る研究と、動物の細胞を測る研究は、どうつながるのか。その橋渡しを試みた研究は、神経新生と血管新生の結びつきに注目した。血管新生は新たな血管が形成されることだ。研究者らはMRIで脳血液量を測り、運動で起きる神経新生を反映する画像指標になるかを検討した。[5]
まず運動するマウスの海馬を、領域ごとに時間を追って撮影した。運動の主な影響は歯状回の血液量に現れ、その増加は死後の組織で測定した神経新生と相関した。画像と細胞の測定を同じ研究の中で対応させたことが、単なる「運動で画像が変わった」という観察から踏み出す部分である。[5]
続いて人でも似たMRI技術を使い、海馬の血液量の変化を調べた。人でも運動の影響は主に歯状回に現れ、血液量の変化は心肺機能や認知機能と選択的に関連した。著者らは歯状回の血液量を、運動による神経新生と対応する画像指標と位置づけている。[5]
画像を神経新生へ結びつけるには、対応の確かめ方が鍵になる。神経新生を組織で測って画像と相関させた段階はマウスであり、人で確かめたのは画像の変化と心肺・認知機能との関係である。「人の脳の細胞を数えた」という言い方へ飛び越えないことが、この研究の工夫を正しく伝えることにもなる。[5]
数字で読む運動と神経新生
120人：海馬の体積を調べた無作為化比較試験の対象は高齢者である。[1]
2%：有酸素運動による海馬の体積増加。神経細胞数の増加率ではない。[1]
19か月齢：回し車の実験で、そこまで運動しない状態で過ごしていた高齢マウスの年齢である。[3]
1か月：マウスの実験で、学習を評価するまでの期間である。[3]
50%：走った高齢マウスの神経新生が回復した水準。基準は若い対照群である。[3]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
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