新しい研究は、冬眠中のジリスが冬に同様の「脳損傷」を経験した後、目覚めたときに脳全体の急速な回復を達成できることを示した。この驚くべき神経可塑性は、脳卒中後の人間の回復に新しいアイデアを提供すると期待されています。関連する結果は、米国神経科学学会のジャーナルである JNeurosci に掲載されています。上記の発見により、冬眠中のリスの一次視覚野における神経構造の変化が可逆的であることが初めて確認された。
論文の著者で米国国立眼科研究所の科学者ヘンドリクケ・ニーンボルグ氏は、リスの脳の接触処理領域（海馬、体性感覚皮質、視床を含む）に関するこれまでの研究で、同様の神経可塑性メカニズムの存在が示唆されており、そのため研究チームは、同じ「再形成」プロセスが視覚情報の処理を担う脳領域でも起こっているのではないかと推測していると述べた。今回の実験で研究チームは、異なる段階での2種類のニューロンの構造変化を比較するため、冬眠状態（深い冬眠期間）と12～24時間の短い覚醒期間に焦点を当てた。
地元のリスが冬眠に入ると、体温は大幅に低下し、心拍数は1分間にわずか数回に低下し、代謝は大幅に低下し、呼吸はほとんど知覚できなくなり、あたかも動物全体が「飛行モード」に切り替わったかのように、脳の活動は非常に静かになります。神経学的観点から見ると、この状態は人間の脳卒中患者の脳に似ており、脳細胞への酸素と栄養素の供給が大幅に減少していますが、決定的な違いは、リスの脳細胞は冬眠終了後に通常の機能を再開できることです。研究者らは、リスが長期間の低温と低酸素供給からどのようにして「満血で復活」するのかを理解することで、脳卒中などの神経損傷疾患からの人間の回復に重要な手がかりを提供し、脳卒中研究における「身体自身のメカニズムを利用して損傷したニューロンを修復する」という「聖杯」目標の探求を促進すると考えている。
具体的な実験では、科学者たちは冬眠中のジリスの脳を解剖し、深い冬眠時と覚醒期間中の2種類のニューロンの異なる反応を観察した。ある種類のニューロンは深い冬眠中に重大な構造変化を起こし、リスが目覚めてから約90分後にはこれらの変化が冬眠前の状態にほぼ戻っていることが判明した。さらに驚くべきことに、研究者らが6か月後に再評価したところ、神経構造からリスが冬眠したことがあるかどうかを判断することはほとんど不可能であった。これまでの研究では、冬眠中のリスが「低分子ユビキチン様修飾タンパク質」（SUMO）の結合レベルを大幅に増加させていることも判明している。このプロセスはSUMO化と呼ばれ、脳細胞を損傷から保護すると考えられています。
「これらの構造変化がニューロンの相互通信方法に影響を与え、学習能力や脳卒中などの症状後の回復に密接に関係していることはすでにわかっています」とニーンボルグ氏は述べた。彼女は、冬眠中の動物でこのような迅速かつ可逆的な脳構造変化メカニズムを見るのは興味深いことだと指摘した。その分子的および機能的基盤が解明されれば、将来的には人間の成人の脳にも同様のメカニズムを「借用」して、脳卒中からの回復など重要な段階で脳をより「可塑的」にする機会が生まれるかもしれないからだ。
世界的に、脳卒中は現在、死因の第 3 位であり、長期障害の重要な原因となっています。これらの脳卒中の約 80% は虚血性脳卒中であり、血栓によって血流が遮断され、脳組織が十分な酸素を得ることができなくなり、細胞死が引き起こされます。脳卒中後の人間の回復は主に、新しい神経接続の確立と既存の神経ネットワークの再編成に依存します。このプロセスは、患者が嚥下、言語、歩行などの重要な機能を徐々に取り戻すのに役立ちます。ニーンボルグ教授は、今回の研究で冬眠中のリスのニューロンの特定の構造変化経路がさらに明らかになり、科学界も次にどの方向に焦点を当てるべきかについてより良いアイデアが得られるだろうと述べた。
「さまざまな脳領域が視覚情報処理をどのようにサポートしているかについて、私たちはすでにかなり深く理解しています」と彼女は言う。 「したがって、ジリスの脳における冬眠と覚醒時の視覚系の機能変化を引き続き調査することは、次の段階における重要な研究ステップとなる可能性が高い。」この研究はJNeurosciに正式に掲載され、査読と事実確認を受けており、冬眠中の動物をモデルとして使用する将来の神経修復研究の基礎を築きました。