カール・ダイセロス『「こころ」はどうやって壊れるのか』

光遺伝学

ところで、本の内容に入る前に、個人的にこの名前に思うところというか、注意すべきところだけ書いておく。
光遺伝学はoptogenetics（オプトジェネティックス）の直訳なのだが、遺伝学のサブジャンルというわけではない点に注意が必要だと思う。
神経科学分野における研究手法ないし技術、のことを指す。
遺伝学のサブジャンルでないばかりか、学問分野・学問領域を指す言葉ですらない。

チャネルロドプシンという、光に反応するイオンチャネルを持つタンパク質がある。
イオンチャネルというのは、神経細胞が信号をやりとりする時にも使われるものでもある。遺伝子導入により、神経細胞にチャネルロドプシンを発現させると、光をあてることで神経細胞をオンオフすることができるようになった、というのが光遺伝学
従来の神経科学は、脳の活動を観測することによって、あるいは、脳の部位が損傷している個体を観察することによって、脳のどこがどういう機能をもっているのか、ということを調べてきた。
しかし、光遺伝学によって、直接、脳のある一部を活動させたらどうなるのか、という実験を行うことができるようになった、というものである。

序章

光遺伝学とハイドロゲル組織化学（CLARITY）について紹介している。
ダイセロスって光遺伝学だけでなくCLARITYの開発者でもあったとは……
ってこれ読んで初めて知ったような顔してたけど、『日経サイエンス2017年3月号』 - logical cypher scape2に書いてあった

第１章　涙の貯蔵所―脳幹がん、大鬱病

光遺伝学関係の話だと、脳内のBNST（分界条床核）の話している
チャネルロドプシンを脳内に導入して神経系に広がっていく様子が書かれている。

第３章　情報保持能力―自殺願望、自閉スペクトラム症

とあるASD患者を治療していて、不安症状はなくなったけれど、アイコンタクトの問題は残ったまま。
→不安とアイコンタクトの問題は別の理由によるものと推測
実際、患者自身から、社交については、情報量が多くてオーバーロードするんだと言われる。
神経細胞の興奮抑制のバランスが崩れているのではないか、という仮説
従来型の青色光駆動のチャネルロドプシンに加えて、赤色光駆動のチャネルロドプシンが開発されることで、興奮性の細胞と抑制性の細胞という、２種類の細胞集団を制御することが可能に。
マウス実験で、仮説検証

第５章　ファラデーケージ―統合失調症

この章、ちょっと書き方が面白くて、患者側の視点で小説のように書かれている。
なので、この章は神経科学的な解説などはなし
投薬治療受けて少しまともになったのだが、自己判断で薬やめて、またなんかおかしくなっていくのが読んでてわかるのがなんとも（患者本人視点で書かれていて、おかしくなっている自覚とか全くなく、文体なども全然変わらないのだが、読んでいると、内容だけどんどん妄想めいていくのがわかる）

第６章　自己充足―不安障害、摂食障害

視床下部に光遺伝学の適用。哺乳類の行動制御。

第７章　モロー―認知症

認知症になるとモロー反射（新生児にみられる反射）が戻ってくる、というのが興味深かった。

終章

マウスへの実験で、光遺伝学用いて、あっさり暴力行動を生じさせることができるものの紹介（倫理的な課題というか）
最後の方で、意識についてもちらっと触れている。ハードプロブレムという言葉は一切使っていないけど、神経科学的に研究してもハードプロブレムあるよね的なことを書いている（というかまあ、ダイセロスは意識研究はほとんどやってないんだろうな、ということがわかる）。
ところで、意識のこと考えるのに思考実験やってみようというくだりがあるのだけど、何故かゲダンケン・エクスペリメントとドイツ語を使っている上に、「ゲダンケン・エクスペリメント」って書いているところと「思考実験」って書いているところが混ざり合っていて、どうして使い分けたのか全くわからなかった……

どの章に書いてあったか忘れたんだけど、元々は、同じ種類の細胞「集団」を単位とした制御だったのが、だんだん、精度があがってきて、もっと個々の細胞とかを単位に制御できるようになってきているらしい。

解説　加藤英明

解説を書いているのは、ダイセロスと共同研究もやっている生物化学者
ダイセロスと異なり、完全に基礎研究の人で、医者とかはやってない（それが普通だと思うが）
チャネルロドプシンのX線結晶構造解析をやっている人
この加藤さん的には、ダイセロスの個人的な人となりがわかるのが、この本の面白かったところらしい。

• 研究史

1870年代　キューネ　カエルの網膜から「ロドプシン」の単離成功
赤い色素なので、バラroseから命名されている
桿体細胞（rod cell）だからロドだと思っていたが、roseだったのか……
1971年　エスターヘルト、ストケニウスによる古細菌からの発見
ここから、微生物ロドプシンの研究が始まる
1977年　向畑　ハロロドプシン　塩化物イオンを運ぶポンプ型ロドプシンの発見
2002年　ヘーゲマンら　クラミドモナスという藻類から、チャネルロドプシン発見
このチャネルロドプシンに注目したのが神経科学者たち
世界各国5つのグループが、研究開始
2005年　５つの研究グループのうちダイセロスらが最初に実現　in vitro実験
2007年　in vivo実験　マウスに対して光ファイバー使って行動制御に成功
光遺伝学という言葉がいつ生まれたのか正確にはわからないが、2006年の北米神経科学学会内でOpto-Geneticsの言葉が確認できるとのこと。

チャネルロドプシンは様々な微生物から発見されており、それぞれ少しずつ種類が異なることに加え、アミノ酸変異を加えることでの改良も行われている。
これによって色々な応用が可能に
特に、改良にあたっては、X線結晶構造解析によるチャネルロドプシンの立体構造情報が助けになったと。

チャネルロドプシンの研究の進み方について、下村脩のノーベル賞受賞で知られる緑色蛍光タンパク質研究の歴史とも似ている、ということが述べられていた。
また、下村と同時受賞しているチェンは、チャネルロドプシンの応用研究にも関わっていたらしい。

• 応用

全光生理学
光遺伝学は光によって神経活動を生じさせるものだけど、全光生理学は、神経活動によって光を生じさせて、それを観測するというもの。
GEVIやGECIという、カルシウムイオン濃度変化に応じて蛍光を発するタンパク質を使う。

光ファイバーを使う方法から、二光子レーザーを使う方法へと進歩

青色光駆動チャネルロドプシンに加えて赤色光駆動チャネルロドプシンの開発

弱い光にも反応するように改良し、光ファイバーを脳内に入れることなしに、頭蓋骨越しの光照射でも可能に。

神経科学以外の医学領域への応用も進められており、網膜色素変性症の治療に使われた例もある。

解説の中では、2021年に、ダイセロスが、エスターヘルト、ヘーゲマンとともにラスカー賞を受賞していることをあげ、ノーベル賞受賞への期待が語られている。
Wikipediaを見ると、ダイセロスはほかに、京都賞もガードナー賞など多数の賞を受賞している。京都賞もガードナー賞も、ノーベル賞受賞者がノーベル賞とるまえにとっていたことで知られる賞。
ダイセロス、まだ年齢が若いのが受賞に当たってはネックかなあとも思うが、山中さんの例もあるので可能性はある。ラスカー賞共同受賞のエスターヘルトは既に亡くなっているらしい。ヘーゲマンは年齢的に妥当な気がする。