神経科学者が集中力を高める脳のメカニズムを解明

テレビで試合を見ながら宿題を終わらせようとしていませんか？ペンシルバニア大学ペレルマン医学部の神経科学者の新しい研究によると、脳の前方にある "視覚運動 "ニューロンは、集中力を維持するのに役立つとのこと。

最近『Neuron』誌に発表されたこの研究で、科学者たちは、脳が視覚的注意を報酬のあるタスクに集中させるか、それとも魅力的な気晴らしに集中させるかを決定するのに役立つ神経メカニズムを明らかにしようとしました。このような注意の葛藤に直面した動物モデルのニューロン活動を分析することで、研究者たちは、脳の前面にある動機づけと報酬を司る部位である外側前頭前皮質（LPFC）のニューロン群における「ベータバースト」と呼ばれる協調的な活動パターンが、注意を課題に集中させる上で、基本的に注意散漫な刺激の影響を抑制することで主要な役割を担っているらしいことを発見。

"我々の研究は、全ての脳が報酬タスクに集中し、注意散漫をフィルターする能力を持っている一方で、ある者は他の者よりもそれが得意であることを示唆しています "と、ペンシルバニア大学医学部脳神経外科ロバート・A・グロフII世教授である上級著者ビジャン・ペサランPh.D.は言いました。「私達の脳がどのように報酬刺激を処理するかを理解することによって、注意欠陥障害、統合失調症、強迫性障害などの様々な認知障害や精神障害における処理の失敗も理解できるようになることを期待しています。

人間や他の大型哺乳類は、目標を達成するための行動に注意を集中させるために、注意散漫を調整することができます。これは "トップダウン "コントロールと呼ばれるもので、報酬のある目標を達成することを意図して、注意をタスクに向けます。霊長類のような大型哺乳類は、入ってくる光景や音などの「顕著な」感覚刺激に基づいて注意を自動的に方向転換させる脳回路も持っています。脳がこのような注意散漫をどのように抑制し、目標に関連する課題に注意を集中させているのかは、これまで完全には明らかにされていなかった。

今回の研究で、研究者らは、注意をある刺激に向けさせ、他の刺激を抑制する要因をより詳細に解明することを目指した。研究者らは、動物モデルを用いて、課題を完了するときと視覚的な注意散漫が提示されたときに、LPFCの活動がどのように変化するかを記録。神経科学者らは、視覚運動ニューロンと呼ばれるLPFCニューロンのある特定のタイプが、報酬のある形か、注意散漫な形のどちらかに注意を向けるという強い証拠を発見。

研究者らはまた、LPFCの視覚運動ニューロンが、集中期間中（視覚的雑念を無視してタスクを完了するとき）に、「ベータ・バースト」と呼ばれる同じ周波数で一斉に発火することも観察。このベータバーストが視覚刺激が提示される前の瞬間に発生すると、被験者は視覚刺激を無視して課題を完了する可能性がはるかに高くなりました。対照的に、視覚刺激が提示される前にベータバーストが弱かったり、なかったりした場合、被験者は、明るいけれども報酬の得られない図形に注意を移す傾向が強かったのです。

この結果は、βバーストが視覚運動ニューロンのネットワークで発生し、異なる視覚刺激を処理するニューロンの "交通整理 "として機能していることを示唆しています」と、ペサラン研究室のポスドク研究員である筆頭著者アグリタ・デュベイ博士（Ph.D.）。"それはまた、報酬のあるタスクに集中することは、非常に多くのエネルギーを必要とすること、そしてそれは、特に注意欠陥のある人において、改善することができるものであるかもしれないことを示唆しています。"