脳の言葉探しは動物の採食パターンを反映する
はじめに
最近の研究によると、
ヒトが記憶から単語や概念を取り出す認知プロセスは、
動物が生息地内で栄養を得るために用いる古代の採食パターンと
類似している可能性があることが発表されました。
この新事実は、さまざまな概念に関連する単語を検索するために
長期記憶を掘り下げた参加者の脳活動を調べた神経画像研究から
明らかになったものです。
この研究では、ヒトの記憶された概念の内的探索と、
食物や避難所といった資源の外的探索との間に、
潜在的な関連性があることが判明しました。
これらの発見は、
発話や思考の混乱を特徴とする統合失調症の理解に
貴重な示唆を与えるものでもあります。
インディアナ大学の研究
記憶の中から言葉や概念を探し出す心の働きは、
人間や人間以外の動物が、物理的な環境の中で
食べ物やその他の資源を探し出すときに示す、
古くからあるパターンに根ざしているのかもしれません。
この説は最近の研究で、
参加者が長期記憶からさまざまな概念に関連する単語を思い出す際の
脳活動を調べた神経画像研究から支持を集めています。
この研究は、個人が関連情報を見つけるために用いる
基本的な戦略に光を当てるだけでなく、統合失調症や
その他の精神疾患のような、発話や思考の混乱が重要な症状を構成する
病態を理解するための新たなアプローチを提供する可能性があると言われています。
この研究は、
インディアナ大学芸術科学部心理・脳科学科の研究者と
その共同研究者らによって行われ、2023年10月12日に
『Proceedings of the National Academy of Sciences』誌に発表されました。
その研究結果は、物理的空間での採食と心の領域との関連性を
神経学的に証明するものです。
研究のポイント
この研究は、人間が内的に記憶を検索する際に用いるパターンが、
進化的な起源を持ち、動物が資源を獲得するために用いる戦略に
似ている可能性を示唆している。記憶に関する課題では、人は単語をクラスターまたは「パッチ」
に分けて産出する傾向があり、特定のパッチが使い果たされると
焦点を移す。海馬と小脳後部の活動の亢進は、参加者が記憶のパッチを
切り替えたときに観察され、明瞭な認知プロセスが明らかになった。
認知プロセスの進化
研究代表者のピーター・トッドは、
認知プロセスの進化的起源を研究しており、食料、水、避難所などの
外部資源を見つけるために使われる探索のパターンが、
ヒトが記憶に保存された内部概念を探索する方法にも
光を当てる可能性があることを説明しました。
”私たちは外部からのサーチだけに頼るのではなく、
内部からもサーチしています。”
"他の生物が物理的な世界で必要なものを見つけるのを助けるために
進化してきたこれらの戦略は、図書館やウェブ上、そして私たちが
保存されている情報にアクセスして利用しようとするとき、
私たち自身の心の中での情報検索を導くようにも見える。"
動物の採食パターン
外的探索戦略と内的探索戦略の主な類似点は、
特定の資源が集中しているあるパッチから、
前のパッチが枯渇すると新しいパッチに移動する点にあります。
例えば、クマがベリーを探している場合、
ある茂みでほとんどのベリーを食べ尽くすまで時間を過ごします。
このように、1つのパッチから次のパッチに移るまで
搾取を続けるパターンは、「搾取／探索トレードオフ」と呼ばれ、
生物はいつ1つの場所を離れ、新たな栄養源を探すのが有利かを
判断することで、時間の経過とともに食料消費を
最大化することができる戦略的プロセスです。
研究者たちは、記憶の意味空間における概念の探索が
アイテムのクラスター内でのローカルな探索と
新しいクラスターを探すグローバルな探索との間の
この戦略的な切り替えを再現することを実証しました。
ヒトの記憶探索プロセス
この研究では、30人の参加者が機能的磁気共鳴画像法（fMRI）を受けて
脳活動を測定しながら、動物、食べ物、職業、特定の文字で始まる単語
などの概念的なカテゴリーを中心に、
3分間で思いつく単語をすべて思い出してもらいました。
このような記憶課題では、通常、クラスターやパッチで単語を生成します。
例えば、参加者が動物を列挙するよう指示された場合、
農耕動物から始め、農耕動物の記憶がなくなるまで
"ペット "や "アフリカの動物 "からなる新しいクラスターに移行します。
fMRIを用いた意思決定プロセスの研究で知られる
インディアナ大学の心理・脳科学科のジョシュ・ブラウン教授の
協力を得て、研究者たちは、記憶パッチを切り替える瞬間と、
切り替えに至るまでのパッチ内の探索中の参加者の脳活動を調査しました。
この研究の筆頭著者であり、インディアナ大学の心理脳科学科と
インディアナ大学神経科学プログラムの元博士課程学生である
ナンシー・ランディンは、次のように説明しています。
「私たちは、記憶から適切な単語を思い出すクラスタリング期と、
新しい領域に移行するスイッチング期に観察される認知的探索過程を
記述し、分類することに努めた。」
「私たちは、意味的距離と音韻的距離に注目した計算モデルと、
スイッチングの事例を詳述した参加者の報告を参考にした。」
「その結果、クラスタリングとは対照的に、
スイッチング時には海馬と小脳後部の活動が亢進することが
明らかになった。」
「この相違は、これらの認知的探索過程が異なる意味を持つ
という考えを支持する説得力のある証拠となる。」
インディアアナ大学の認知科学プログラムおよび神経科学プログラムの
関係者でもあるブラウンは、この脳活動の意味についてさらに説明しました。
「海馬の役割は、記憶が長期保存されるまでの単なる保管庫にとどまらない
ことが、この研究によって確認された。」
実際、彼は海馬を記憶の表現と操作を容易にする
"スクラッチパッド "と呼んでいます。
「海馬は、被験者が意味空間の異なるセグメントを
探索する課題を与えられたときに、活動の増加を示した。」
「この現象は、新しいアイデアの創出、新しい情報の発見、
代替的アプローチを試す意欲を助けるメカニズムの存在を示している。」
現在、オハイオ州立大学医学部精神医学・行動健康学科の
博士研究員であるルンディンは、
この研究が、認知プロセスにおける、小脳の未解明な役割に関する
最近の研究に貢献するものであることを強調し
彼女の博士号取得の指導教官であり、
この研究の共同著者であるインディアナ大学心理・脳科学科の
ビル・ヘトリック教授に謝辞を述べています。
「従来、小脳は主に運動の調整と制御に関係していた。」
「我々の調査に関しては、最近認知過程との関連が指摘されている
小脳の後方領域が、意味検索課題でも音声検索課題でも、
認知空間の新しいセグメントに移行する行為に関与していた。」
臨床への影響
臨床心理学者であるルンディンは、今回の研究を、
精神病やその他の精神病理を持つ人々の発話と思考の組織化を
分析するという彼女の将来の計画にとって基本的なものだと考えています。
精神分裂病とは、1908年にスイスの精神科医オイゲン・ブルーラーによって
作られた造語で、一貫して、思考、言語、行動、感情の断片化につながる、
連想の緩みを特徴とする障害であると彼女は指摘しています。
ルンディンは、精神病における思考障害や発話の乱れを理解するために、
広範な研究が行われてきたと指摘します。
しかし、ある特定の人が効果的なコミュニケーションで
より苦労する根本的なメカニズムや理由は、ほとんど解明されていません。
彼女と同僚たちは、認知的な採食プロセス、
特に探索と利用という意思決定プロセスと、精神病における発話や
思考の組織化との関係を積極的に探求しています。
研究チームは、精神病患者が、ある概念のクラスターを長期間持続したり、
そのクラスターを早々に放棄したりするような、最適とはいえない
採食戦略をとるかどうかを調べることを目的としています。
ルンディンはすでに、精神病患者のこうした認知的探索戦略に
焦点を当てた研究をいくつか行っており、
これまでのところ、彼女は精神病患者と神経症患者の間で、
意味検索における局所的探索と大域的探索のパターンに
明らかな違いがあることに気づいています。
とはいえ、さらなる研究が必要であるのが現状です。
ルンディンは、勤務先の病院で新たなデータを収集し、
制限のない日常会話が、今回の研究で調査された採食プロセスと
どのように整合しているのか、理解を深める予定だと言います。
記憶における単語と概念の検索に関するこの新しい概念化は、
精神病の根本原因を解明し、精神病と闘っている人々に対する
画期的な治療法への道を開く可能性がある、
と彼女は強い信念を示しています。
この研究に関与した他の著者は、
マギル大学心理学部のBrendan T. Johns氏
インディアナ大学心理脳科学科および認知科学プログラムのMichael N. Jones氏
インディアナ大学心理脳科学科および神経科学プログラムのJohn R. Purcell氏
ラトガース大学精神医学科および脳健康研究所のWilliam P. Hetrick氏
インディアナ大学心理脳科学科および医学部精神医学科のWilliam P. O. Donnell氏
Hetrick（インディアナ大学心理・脳科学科、神経科学プログラム、医学部精神医学科）、Brian F. O'Donnell（インディアナ大学心理・脳科学科、神経科学プログラム、医学部精神医学科）
さいごに
最後まで読んでいただきありがとうございます☺️
今回は最新の研究内容で少し難しい内容でしたが
楽しんでいただけましたでしょうか。
まだまだ研究途中ではありますが
精神疾患の方やその方を支える方にとって光となる研究内容だと
思ったのでご紹介させていただきました！
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