脳が新しい情報を目標設定に組み込む方法
プリンストン神経科学研究所（PNI）の研究者たちは、人間のボランティアの脳スキャンを使用して、目標の更新が前頭前皮質で行われ、脳の化学ドーパミンに関連する信号が関与していることを発見しました。研究者が脳のその領域で活動を中断するために研究者が磁気パルスを使用したとき、ボランティアは、画面に文字がポップアップ表示された後にボタンを押すことを要求するゲームをプレイするときに新しいタスクに切り替えることができませんでした。
PNIの共同ディレクターであるJonathan Cohen博士は、次のように述べています。「1つのタスクに集中してから、別のタスクに柔軟に切り替える脳の能力に寄与する基本的なメカニズムを発見しました。」 「このシステムの障害は、統合失調症や強迫性障害で観察される障害など、認知機能の多くの重要な障害の中心です。」
コーエンは、既存の研究が新しい情報がタスク、行動または目標を更新するために使用されるとき、この情報はワーキングメモリとして知られている一種の短期記憶ストレージに保持されることを示したと説明しました。しかし、研究者たちは、この情報の更新にどのようなメカニズムが関係しているかを知りませんでした。
調べるために、コーエンの研究チームは、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）を使用して、特定の視覚的合図に応じて特定のボタンを押したゲームをプレイしているボランティアの脳をスキャンしました。
ボランティアが文字Xを見る前に文字Aを見た場合、ボタン1を押す必要がありましたが、ボランティアがXを見る前に文字Bを見た場合、参加者はボタン2を押す必要がありました。ユーザーがどのボタンを押すかを決定するという目標を更新するために使用した新しい情報として。別のバージョンのタスクでは、AとBのどちらが表示されているかに関係なく、Xが表示されたときに同じ参加者がボタン1を押す必要がありました。
研究者はfMRIを使用して、参加者が正しいボタンを押す前にAとBのどちらを見たのかを覚える必要があるタスク中に、右前頭前野の活動を検出しました。 X.
これらの結果は、別のスキャン方法を使用して脳活動のタイミングを測定したコーエン主導の以前の研究からの発見を確認しました。研究者たちは脳波記録（EEG）を使用して、参加者がAまたはBの文字を見た後150ミリ秒前頭前野に脳の電気的活動のスパイクが見られることを発見しました。
新しい研究では、研究者たちは前頭前野が確かに脳の領域であり、短い磁気パルスをその領域に送信することによって作業記憶の更新に関与していることを実証しました。このパルスは、脳波によって明らかにされたように、正確な時間に皮質活動を破壊しました—研究者らは、前頭前皮質が作業記憶を更新しているのではないかと疑いました。
研究者たちは、ボランティアがAまたはBを見た後、約150ミリ秒前頭前野の右側にパルスを導入したとき、参加者は正しいボタンを押すことができなかったとコーエン氏は述べた。
「fMRIを使用して観察された右前頭前野の一部にパルスが配信された場合、脳が脳波によって明らかにされたようにその情報を更新しているときに、被験者はAとBに関する情報を保持しないと予測しました。ボタンを押すタスクでの彼または彼女のパフォーマンスを妨げる」とコーエンは言った。
最後に、研究者たちは、ドーパミン（動機付けと報酬に関与する天然に存在する化学物質）が、前頭前野に入る新しい情報にワーキングメモリと目標の更新に重要なタグを付けるという理論を調査しました。
コーエンと彼のチームは、中脳と呼ばれる脳領域をイメージしました。中脳には、ドーパミン作動性核と呼ばれる神経細胞のクラスターが含まれており、脳のドーパミン信号のほとんどのソースです。
高解像度のfMRIを使用して、研究者たちはゲームに従事しているボランティアの脳内のこれらのドーパミン放出細胞の活動を調査しました。研究者たちは、これらの領域の活動が、右前頭前野の活動と、ボランティアが正しいボタンを押す能力と相関していることを発見しました。
「注目すべき部分は、ドーパミン信号がボランティアの行動と前頭前皮質における彼らの脳活動の両方と相関していたことでした」とコーエンは言いました。 「この一連の調査結果は、ドーパミン作動性核が前頭前皮質が行動の更新に関連する情報を保持できるようにしているが、そうでない情報は保持していないことを示す強力な証拠を提供しています。」
この研究は 全米科学アカデミーの議事録。
出典：プリンストン大学
