あるてんかん患者は、胸の紅潮を報告し、嵐の中をドライブする準備をしているような決意を感じたと述べました. 2 人目は同様の感情を報告しており、この研究に関与した科学者は「忍耐する意志」と呼ばれる反応を示しました。両方の患者は、脳に埋め込まれた電極を介して供給される電流に反応していました。電極は、発作の原因を見つけるためにそこに置かれました。これは、「顕著性ネットワーク」として知られる脳回路の重要なノードの 1 つを偶然刺激しました。
直接的な脳刺激を含む珍しい研究で、スタンフォード大学の神経学者であるマイケル・グレイシウスと共同研究者たちは、前中帯状皮質として知られる脳領域とその周囲のネットワークが動機付けと準備において中心的な役割を果たしているという直接的な証拠を発見したと言います。行為。理論は間接的なデータに基づいていました — 今まで。 「これは偶然の機会であり、他の設定では得られない貴重なデータを提供してくれました」と Greicius 氏は述べています。 「人間がこの一人称の洞察を貸して、あなたの顕著性ネットワークが刺激されるのがどのような感じかを教えてくれるのは素晴らしいことです。」
ジャーナル Neuron で本日発表された新しい調査結果は、個人ごとのネットワークの違いが、課題を克服し、ストレスに対処する能力の違いにどのように影響するかについて、興味をそそる疑問を提起します.ネットワークが認知症や統合失調症などの神経学的障害や精神障害にどのように寄与するかを調査する関連研究が進行中であり、注意と私たちのモチベーション感覚におけるネットワークの役割についての洞察を提供する可能性があります。
2007 年に Greicius と共同研究者である William Seeley によって最初に説明された顕著性ネットワークは、運転手が道路を横断する誰かに応答しなければならないときや、学生がポップクイズの準備をするときなど、行動に向けて脳を準備する中心的な役割を果たしていると考えられています。それが個人にとって重要である場合、オブジェクトまたはイベントは顕著です。信号は、痛みや空腹などの体の内側から来ることもあれば、渋滞中の遠く離れたサイレンの音のように体外から来ることもあります。
「私たちの脳は常に感覚情報にさらされており、そのすべての情報が私たちの行動を導くためにどの程度個人的に関連しているかという観点からスコアリングする必要があります」と、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の神経学者であるSeeley氏は述べています.Seeley氏は関与していません.新しい研究で。 「何かが際立っていればいるほど、行動を指示する私たちの駆動システムをより捉えます。」たとえば、遠く離れたサイレンはドライバーのコースを変更するのにほとんど役に立たないかもしれませんが、数台の車の後ろにサイレンがあれば、ドライバーは停車するように促される可能性があります。
ニューロンの研究は、脳を刺激することによって感情的な反応を生み出す最初のものではありません.今年初め、科学者たちは、脳の別の部分を刺激することによって、てんかん患者に一連の泣き声を引き起こしました。しかし、前帯状回のこの部分を刺激したのは初めてであり、手術前に患者の脳のネットワークをマッピングしたのは初めてです.
Seeley 氏は、患者の反応に感銘を受けたと語った。 「彼らは行動する必要性、耐える必要性を感じています」と彼は言いました。 「患者が個人的な経験を説明するために使用する言語は、その構造が行うこと、およびネットワーク全体が行うこと、つまり顕著な課題を検出して対応しようとすることと、私が考えることに本当に共鳴しました。」
斬新なネットワーク
1999 年に医学生として、Seeley は、特定のタイプの前頭側頭型認知症 (アルツハイマー病とはいくぶん異なる症状を伴う認知症の一種) の患者が、好きな趣味に従事したり、日常業務を遂行したりする意欲をしばしば失っていることに感銘を受けました。ある意味で、彼らが経験したことは、脳が刺激されたときにグレイシウスのてんかん患者が感じたものとは反対でした.
この障害で最も深刻な影響を受ける脳の部分は、心臓の鼓動や胃のむかつきなど、感情と身体感覚の両方に関連する脳の奥深くに埋もれている領域である前頭島皮質です。彼の患者の症状を考えると、シーリーは、この領域が脳内の重要なネットワークを固定しているのではないかと疑った. 2007 年、Seeley と彼の同僚は、機能的な脳画像を使用して、健康な人のこの領域に関連する脳領域をマッピングしました。彼らは、安静状態分析または固有接続性と呼ばれるアプローチを使用しました。これは、参加者が特定のタスクを実行せずに空想にふけっているときに脳の活動を監視します。相関活動を伴う脳領域を探して、研究者は機能的にリンクされた脳領域で構成されるネットワークをマッピングすることができました.
Journal of Neuroscience に掲載されたこの研究は、前帯状回と前頭島皮質を含む、前頭側頭型認知症で悪化するネットワークと同様のネットワークを定義しました。以前の研究では、これらの領域は、痛み、喉の渇き、恥ずかしさ、精神的挑戦の試みなど、さまざまな条件下で一緒に活動することが多いことが示されていました. 「それらはすべて、私たちが顕著性と呼ぶ何らかの形を持っています」と Seeley は言いました。
ネットワーク内の個々の領域は広範な研究の対象であり、島は感情処理に関連しており、前帯状回は認知制御に関連していた.しかし、「顕著性ネットワークのラベルは斬新な概念でした」と、オランダのドンダース脳・認知・行動研究所の神経科学者であるアーノ・ハーマンズは述べています。 「脳内の他のシステムから独立した、別のシステムとしてそれを識別します。」
そのネットワーク活動を個々の領域ではなく全体として調べることは、研究者が脳の複雑なパターンを識別するのに役立ちます。 「脳の小さな領域がすべて異なることをしていると考えなければならない場合、活動が全体的にどのように適合するかを理解することは非常に困難です」と、ロンドンの国立衛生研究所の神経学者であるデビッド・シャープは述べています.
顕著性ネットワークの役割の少なくとも一部は、非常に基本的なもの、つまり戦うか逃げるかの反応に関連しているようです。その反応 - 心拍数の加速、瞳孔の拡張、血圧の上昇、身体が行動の準備を整える - は、顕著性ネットワークによって調整される可能性があります。 Science に掲載された 2011 年の調査によると、ホラー映画に最も恐怖を感じたと報告した人々は、ホラー映画を見ている間、ネットワークに最大のブーストを示しました。また、科学者は、身体の不安反応の一部を遮断し、高血圧や舞台恐怖症のために一般的に処方されるベータ遮断薬として知られる薬で効果を妨げる可能性があります.
グレイシウス氏は、「これは、直面する課題があるときはいつでもオンラインになり、脳が体のリソースを整理できるようにするものだと思います」と述べています。戦うか逃げるかの反応は極端な例ですが、「しかし、低レベルの課題には、依然としてこれらの生理学的リソースのマーシャリングが必要です」と彼は言いました.
中断された回路
マウスのエサ報酬が迷路内を移動すると、何時間も耐え忍ぶマウスもいれば、すぐに空腹に身を委ねるマウスもいます。同じことが人々にも当てはまります。たとえば、2003 年に岩に挟まれて腕の一部を切断したアーロン ラルストンのように、乗り越えられないように見える障害を乗り越えることができる人もいます。
科学者は、顕著性ネットワークが忍耐力において果たす正確な役割をまだ知りませんが、ネットワークを混乱させると大きな影響を与える可能性があることを知っています.前帯状回に損傷を受けたげっ歯類は、食べ物を見つけようとするときに、他のものよりも簡単にあきらめます。また、前頭側頭型認知症における顕著性ネットワークの悪化は、意欲の欠如に関連しています。
顕著性ネットワークでのアクティビティが多すぎることも問題になる可能性があります。 Seeley と Greicius の最初の研究では、脳スキャナーに入る前に最も不安を感じていたと報告した人々は、最も強力なネットワーク接続も示していることがわかりました。ネットワーク内のハイパーコネクティビティは自閉症に関連しています。
実際、統合失調症の人が幻覚を経験すると、ネットワークの一部が活性化します。科学者たちは、自分の考えに注意を払いすぎると、考えが過度に重要になる可能性があると理論付けています。 「これらの障害は、あまり注目に値しない状況や刺激に過剰な量の顕著性が起因する状態として部分的に理解されるかもしれません」とGreicius氏は述べた.
顕著性ネットワークは、機能的脳画像を使用して特定された複数のネットワークの 1 つにすぎません。 Greicius、Seeley などは、さまざまなネットワークがさまざまな疾患に関係している可能性があることを発見し始めています。前頭側頭型認知症の特定のバリアントは、顕著性ネットワークの損傷に関連しており、アルツハイマー病はデフォルト モード ネットワークの問題に関連している可能性があります。デフォルト モード ネットワークは、過去を思い出したり、未来を計画したりして、内部に集中しているときに最も活発になります。
健康な人では、これら 2 つのネットワークは密接に結合しているように見えます。デフォルトのネットワークは、人が空想にふけっているときにアクティブになりますが、救急車のサイレンなどの外部の何かが反射の感覚を突き破ると、顕著性ネットワークが引き継ぎます。 「その内的な焦点を取り除き、自分の周りで何が起こっているのかを理解しなければならないときに活性化されます」とシャープは言いました. 「何が起こっているのかを理解するには、それらがどのように連携しているかを考える必要があります。」
シャープの研究では、顕著性ネットワークが損傷するとリンクが劣化することが示されています。たとえば、そのネットワークで外傷性脳損傷を負った人々は、あるネットワークから別のネットワークに切り替える際に問題を抱えています。科学者たちは現在、その変化を詳細に研究し始めています。 「私は、脳がどのようにネットワーク間を切り替えるか、ネットワークがどのように抑制し合うか、切り替える能力が精神病理学とどのように関連しているかに非常に興味があります」と Hermans 氏は述べています。
Seeley と Greicius はまた、顕著性ネットワークの細かい点をさらに分析したいと考えています。シーリーは、ネットワークの特定の部分の機能をよりよく理解するために、前頭側頭型認知症の人々の損傷を研究することを計画しています.この研究は、新しい治療法の開発にも役立つ可能性があります。たとえば、ネットワークの強度を使用して、患者が薬にどの程度反応するかを測定できます。 Greicius は、遺伝的変異がネットワーク機能にどのように影響するかを調べることを目指しています。彼は、彼の最新の研究でのてんかん患者による「説得力のある一人称の説明」が、「研究者が、顕著性ネットワークが神経精神障害とどのように関連している可能性があるかについてもっと考えるようになることを望んでいる」と述べた.
