【神経科学トピックス】
霊長類がなじみ深さや目新しさを感じるメカニズムを解明

東京大学大学院医学系研究科
田村 啓太

サルを用いた実験により側頭葉の神経活動を操作した結果,目にした物体を見慣れているか否かというサルの主観的判断が変化し,経験に基づく「なじみ深い」-「目新しい」という印象が,側頭葉の出力する信号によって生み出されることが明らかになりました.

ヒトは他人や物体を目にするたびに,それが安全か危険か,友好的か敵対的か,おいしいかマズいか,あるいは見たことが無いから分からない,といった自分の経験や嗜好に基づく主観的な価値判断を繰り返します.この能力は,健康を保ち良好な社会生活を送る上で必要なだけでなく,馴染みの物へのこだわりや目新しさへの興味から物事を深く追及するヒトの性質にも深く関わります.過去の研究で,物体の最も基本的な価値である,なじみ深いか目新しいかの印象,すなわち親近性―新奇性を反映する神経細胞が側頭葉の嗅周野に存在することが知られていました.しかし,個々の神経細胞の活動がどのように価値の判断に結び付くのか,直接的な因果モデルは得られていませんでした.そこで本研究では,サルを用い,嗅周野の神経細胞の活動を操作した時に現れる親近性―新奇性の判断の変化を解析しました.
 実験では,サルに20-30個の物体をよく記憶させた後,一つずつ物体を提示し,見慣れたものか否かを判断させました.そして,光照射により神経細胞の活動を操作する光遺伝学的手法を用い,情報出力を担う細胞を選択的に活性化しました.するとサルは,記憶した物体,新規の物体どちらを見ても「見慣れている」と判断するようになり,この効果は活性化される細胞が物体の記憶を保持しているか否かに関係なく現れました.一方,電気刺激によって,出力の抑制を担う細胞も含め網羅的に活性化したところ,細胞が物体の記憶を保持しているか否かに依存して,それぞれ「見慣れている」-「見慣れない」といった相反する判断が増加することが分かりました.これらの結果から,「自身の記憶に有る物体を目にした時には,嗅周野の活動が増加して“記憶にある”という情報が出力され,それがある一定の閾値を超えることで『なじみ深い』という印象が生成される.それに対し,記憶に無い物体を目にしたときには,嗅周野の活動は増加せず,出力が閾値を下回ることで『目新しい』という印象が生成される」という親近性―新奇性判断の情報処理モデルを導きました.
 本研究は,親近性―新奇性の判断が嗅周野の神経活動により因果的に決まることを初めて示しました.この成果は,ヒトが目に入る情報の価値を自身の経験や嗜好に基づいて評価し行動するメカニズムの理解に繋がるとともに,今後,認知機能を神経回路に基づいて因果的に理解するための技術的基盤となる成果です.

Keita Tamura, Masaki Takeda, Rieko Setsuie, Tadashi Tsubota, Toshiyuki Hirabayashi, Kentaro Miyamoto, and Yasushi Miyashita
Conversion of object identity to object-general semantic value in the primate temporal cortex
Science, 357, 687-692 (2017)
DOI: 10.1126/science.aan4800
http://science.sciencemag.org/content/357/6352/687


<図の説明>
(上)我々ヒトは,他人や物体を目にするたびに自分の経験や嗜好に基づいて価値を評価し,行動しています.なじみ深いか目新しいかの判断は,その中でも最も基本的な判断です.例えば,図のような,日本近海の魚(タイ,ヒラメ,アジ)と熱帯の魚を見た場合,日本で生活している人にとっては,両群の魚を過去に見たり食べたりした経験や記憶の量が異なり,これらを見たときに受ける主観的な印象はかなり異なります.本研究では,物体の記憶に関わる側頭葉の神経活動と,物体の印象判断の間の因果関係を解析しました.(下)実験では,サルに物体を提示し,その物体が見慣れたものか見慣れないものかを主観的に判断する課題を遂行させました.そして,側頭葉の嗅周野において,判断の際に活動する神経細胞群を同定し,その活動を操作した時にサルの判断がどのように影響を受けるか解析しました.その結果,光活性化により嗅周野の出力を選択的に増加させると,サルは目にした物体を「見慣れている」と判断するようになることが分かりました.

<研究者の声>
この研究を始める前は,「重要なテーマだが,嗅周野の活動操作について先行研究はなく,霊長類での光遺伝学的手法も未確立で,リスクが大きすぎる」という状況でした.しかし私はそれをチャンスと受け取り,何としても成功させようと綿密な計画と周到な予備実験を経て挑みました.光操作で初めてサルの行動が変化した時には,データ画面にくぎ付けになり,サルを驚かせないよう静かにガッツポーズを繰り返しました.そして,早く知らせたくて研究室メンバーを探し回ったのを思い出します.今後は,ヒトの高度な精神機能を単純なモデルで説明するために,新しい研究パラダイムを開拓して更に研究を進めたいと考えています.

<略歴>
田村啓太(TAMURA Keita)
略歴:2006年 京都大学理学部卒業 (平野丈夫 研究室),2014年 東京大学大学院医学系研究科にて博士号取得 (宮下保司 研究室), 同 助教を経て,2016年よりスイス連邦工科大学ローザンヌ校 博士研究員 (Carl Petersen研究室).