「努力しなければならない」の時の脳の動き

脳が努力の意識決定をする時、どのようなプロセスをしているのか、エモリー大学の研究で解き明かされました。

このデータを活用する事によって、努力する事に対して敏感な人に対して、的確な治療法を提供できるようになる可能性があります。

Nature Human Behavior published the research by scientists at Emory University. It gives the first detailed view of ventral striatum activity during three phases of effort-based decision-making — the anticipation of initiating an effort, the actual execution of the effort and the reward, or outcome, of the effort.

参照元：https://news.emory.edu/features/2020/12/esc-brain-effort/index.html
– エモリー大学 Emory Health Sciences December 3, 2020 –

努力に基づく意思決定の3つのフェーズ（努力の開始の予想、努力の実際の実行、および努力の報酬または結果）の間の腹側線条体活動の最初の詳細なビューを提供します。

研究の最初の著者であり、心理学のエモリー大学院生である鈴木章介氏は話します。

「動機づけの根底にある神経メカニズムを理解することは重要です。私たちの仕事は、うつ病、統合失調症、PTSDなど、モチベーションの低下に関連する障害の治療に幅広い影響を及ぼします。また、教育から陸上競技、公衆衛生まで、あらゆるモチベーションプログラムの強化に役立つ可能性があります。」

研究の上級著者であり、エモリーの心理学部および精神医学および行動科学部のWinship DistinguishedResearchProfessorであるMichaelTreadway氏は付け加えます。

「努力を費やす意欲は、私たちの生存にとって非常に重要であり、私たちが毎日使用するものです。努力に基づく意思決定のさまざまな段階に関与する腹側線条体の2つの密接に重複しているが別個の領域を特定しました。」

「また、これらの段階に関連する信号の感度を測定するための具体的な神経画像ツールを提供しました。他の人は自分のデータに適用できます。」

たとえば、トレッドウェイズ氏によると、新しい方法は、対照と比較して、薬物が動機付けの欠如に苦しむ患者の脳にどのように影響しているかについての窓を提供する可能性があります。

トレッドウェイ師の研究室は、気分障害、不安神経症、意思決定に関連する精神症状の分子レベルおよび回路レベルのメカニズムの理解に焦点を当てています。

脳の大脳半球の奥深くに位置する腹側線条体は、動きに関連し、やりがいのある経験と動機付けを仲介する領域です。

ニューロイメージングは​​、意思決定中に腹側線条体が活性化して、待機時間や確率などのコストに対する報酬の潜在的な価値をエンコードすることを一貫して示しています。

腹側線条体は、「翌日」の配達に追加料金を支払うか、パッケージを受け取るために「無料の1週間」の配達を選択するかを決定するのに役立ちます。

しかし、ニューロイメージング研究は、以前は、物理的な努力を必要とする決定のために腹側線条体で強い値の信号を検出することに失敗していました。

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鈴木氏は話します。

「なぜこの脳領域が時間と確率に対する報酬の値をエンコードしたのかは謎でしたが、物理的な努力のためにそうしなかったようです。それはニューロイメージングの文献では逆説でした。」

げっ歯類に関する以前の研究は、腹側線条体が動物が食物のような報酬のために働くように動機付けるために重要であることを示しました。

動物実験はまた、腹側線条体における2つの相反する信号の証拠を示しています。

活性化信号は動物が働く準備をし、割引信号は動物が最小限の労力で報酬を選択するのに役立ちます。

これらの信号は、動物が必要以上に働かないようにしながら、動物が必要なもののために働くのを助けます。

これらの信号の存在は、人間でテストされたことがありませんでした。

エモリーの研究者は、タスクを実行するための物理的コストが上昇すると、活性化信号が腹側線条体の活動の増加を促進し、割引信号が減少を促進すると理論付けました。

彼らは、これら2つの信号の同時発火（努力のコストと努力自体の活性化）が、以前の研究で価値信号を検出することを困難にした原因であると提案しました。

身体的努力に関連する脳の活性化を検出するための追加の複雑さは、ニューロイメージングでは、参加者が脳をスキャンしている間、機能的な磁気共鳴画像法（fMRI）マシン内にいる必要があるという事実です。

これらの問題を回避するために、研究者は、参加者が仰臥位を維持できるようにし、努力を伴う神経信号を努力のコストに関連する信号から分離するfMRI実験を設計しました。

最初の一連の実験では、研究者は仮想迷路を作成しました。

彼らの脳がスキャンされると、研究参加者は、さまざまなレベルの努力を必要とする迷路ナビゲーションタスクを提示されました。

ある条件では、参加者は自分たちが仮想迷路を受動的に通り抜けるのを見ました。

別の条件では、彼らは単にハンドヘルドデバイスのボタンを押して迷路を移動しました。

3番目の条件では、迷路を移動するためにボタンを繰り返しすばやく押すというより高い労力が必要でした。

各迷路は、正常に完了すると、わずかな金額で彼らに報酬を与えました。

2番目の実験では、参加者が2つのオプションから一連の選択を行い、各オプションに必要な報酬と労力を変えながら、参加者の神経活動を測定しました。

努力と報酬の金額は、さまざまな努力の要求を見越して努力活性化信号を分離しようとするために順番に提示されました。

結果は、腹側線条体の2つの異なる領域が、身体的努力と努力に基づく意思決定の異なる段階に応じて発火したことを示しましたが、いくつかの重複がありました。

前部領域での活動は主に報酬と努力のコストに関連していたが、後部領域での活動は主に努力的な動きの開始に関連していました。

そして、努力的な動きに関連するこの活動は、単純な動きの開始に関連した被殻と呼ばれる別の地域での活動とは異なっていました。

研究者たちは今、脳が動機付けに関連する信号をどのようにエンコードするかについてのこの認識の高まりに基づいて構築することを望んでいます。

鈴木氏は話します。

「私たちの現在の論文は、割り当てられたタスクに関連する努力ベースの決定のために脳活動を測定する方法のパラダイムを提供します。現在、人々が自発的に行動を開始したときの特定の信号モードを特定する実験を開発しています。」

「これにより、実際の状況で、人々が何かをしたいので、何かをしたときに脳がどのように機能するかをより正確に測定できる可能性があります。」

「敏感になる人々が通常どのように努力を費やすことを決定するかについての測定は、うつ病や他の病気に関連する動機付けの欠陥に苦しむ人々のためのより良い治療法を開発するのに役立つかもしれません。」