関連情報に対する脳の感度を調節「集中力をコントロールする神経伝達物質」

人間の集中力を司っている脳の部位があります。
ノルアドレナリンは、人間の集中をコントロールする役目を担っています。

The locus coeruleus, literally the “blue spot,” is a tiny cluster of cells at the base of the brain.

参照元：https://www.mpib-berlin.mpg.de/press-releases/how-the-brain-s-blue-spot-helps-us-focus-our-attention
– マックス・プランク人間能力開発研究所 Max Planck Institute for Human Development. JANUARY 07, 2022 –

不注意な状態から最高の注意力を発揮する状態に移行するには、どうすればよいのでしょうか。

青斑点は、脳の底部にある小さな細胞群です。

神経伝達物質であるノルアドレナリンの主な供給源として、私たちの注意の集中をコントロールするのに役立っています。

このたび、マックス・プランク人間能力開発研究所と南カリフォルニア大学の研究者らは、動物実験とヒト実験から得られた証拠を統合し、注意が必要な状況において、青斑が関連情報に対する脳の感受性を調節する仕組みを説明する新しい枠組みを開発しました。

この研究成果は、学術誌『Trends in Cognitive Sciences』のオピニオン記事として発表されました。

私たちの注意は揺らいでいます。気が散って物事がすれ違うこともあれば、重要なことに簡単に集中できることもあります。

一日の仕事を終えて家に帰るとき、夕食のために買う食料品のリストを頭の中で準備しているとしたら、あなたは不注意な状態にあります。

しかし、気づかなかった車が突然クラクションを鳴らしたとき、あなたはすぐに注意を向け直し、この新しい状況に対応することができます。

では、脳はどのようにして「不注意」の状態から「集中」の状態に移行するのでしょうか。

不注意な状態のとき、私たちの脳は神経活動のゆっくりとしたリズムの変動に支配されています。

特に、アルファ振動と呼ばれる10ヘルツ前後の周波数の神経リズムは、不注意時に感覚入力の活発な処理を抑制していると考えられています。

このように、α振動は、外部情報に対する脳の感度を調節するフィルターとして理解することができます。

マックスプランク人間能力開発研究所寿命心理学センターの上級研究員で、この論文の共著者であるMarkus Werkle-Bergner氏は話します。

「アルファ振動の満ち欠けと注意との関連性は以前から確立されていますが、こうしたリズミカルな発火パターンを生じさせる要因についてはあまり分かっていません。」

この疑問を探るため、研究者たちは、大脳皮質の奥深くに隠れている脳幹にある小さな細胞構造、青斑（coeruleus locus）に注目しました。

この細胞群は15ミリほどの大きさしかないが、長距離の神経線維の広大なネットワークを通じて、脳の大部分とつながっているのです。

青い点は、神経伝達物質ノルアドレナリンの主な供給源である神経細胞でできています。

ノルアドレナリンは、神経伝達を調節することで、ストレス、記憶、注意の制御に寄与しています。

南カリフォルニア大学老年学教授で、この論文の共著者であるMara Mather氏は話します。

「ノルアドレナリン作動性核は、サイズが小さく、脳幹の奥深くにあるため、これまで生きているヒトで非侵襲的に調べることはほとんど不可能でした。幸い、ここ数年の動物実験により、瞳孔の大きさの変動が青斑の活動に連動していることが明らかになっています。このように、私たちの目は、長い間アクセスできないように思われていた脳領域への窓とみなすことができます。」

研究者らは、青斑のノルアドレナリンがα振動を制御する1つの要因になり得るかどうかを調べるため、被験者が厳しい注意課題を解く間に、瞳孔の大きさと神経振動を記録しました。

予想通り、ノルアドレナリン活性が高いことを示す瞳孔の大きさが大きいときには、α振動が消失していました。

さらに、より強い瞳孔とアルファの反応を示した参加者は、注意課題を解くのがより得意でした。

これらの知見は、Journal of Neuroscience誌の論文として2020年に発表されたもので、アルファ振動を調節することで、ブルースポットが私たちの注意の集中を助けることができることを示唆しています。

この研究で未解決だったのは、ノルアドレナリンがα波振動にどのような影響を与えるかという点です。

この疑問に迫るため、著者らはさらに、脳の中央に位置し、α波リズムのペースメーカーとして機能している視床のニューロンから神経活動を直接記録した過去の動物実験に注目しました。

重要なのは、安静時のこれらのニューロンのリズミカルな発火が、不注意な状態のときに見られる皮質のα波振動を生み出していることです。

しかし、これらの神経細胞にノルアドレナリンを添加すると、そのリズミカルな発火は消失します。

マックスプランク人間発達研究所寿命心理学センターおよび南カリフォルニア大学の博士研究員で、この論文の筆頭著者であるMartin Dahl氏は話します。

「複数の研究結果を組み合わせることで、ノルアドレナリンと視床がどのように相互作用してアルファ線リズム活動を制御しているかを説明することができました。青斑のノルアドレナリンは、視床のアルファ線発生装置を抑制することによって、関連情報を処理する脳の感受性を調節することが示唆されます。」

「このように、突然の注意の転換を必要とする状況下では、ノルアドレナリンの急増が集中力を回復させ、接近してくる車を素早くかわすのに役立つのです。」

今後、同じ被験者の青斑核と視床の両方を評価する長期的な研究が進めば、注意の神経メカニズムや、老化や病気による注意の低下について、新しい知見が得られるかもしれません。