新しいコンピューターモデルは、脳がどのように適応し誤作動するかを明らかにするのに役立ち、精神的健康障害のより正確な治療のための基礎を築きます。
毎日、あなたの脳は不確実性の中で何千もの意思決定を行っています。ほとんどの場合、あなたの推測は正しいです。そうしないとき、あなたは学びます。しかし、文脈を判断したり意味を割り当てたりする脳の能力が衰えると、思考や行動が誤ってしまう可能性があります。注意欠陥/多動性障害から統合失調症に至るまでの精神疾患では、行動を起こす前に脳がどれだけの証拠を集めるべきか判断を誤ったり、新しい情報に基づいて世界のルールが変わったときに適応できなかったりすることがあります。
「脳の配線には不確実性が組み込まれています」とタフツ大学医学部の神経科学教授マイケル・ハラッサは言う。 「投票を行っているニューロンのグループを図示します。一部は楽観的で、一部は悲観的です。あなたの決定は平均を反映しています。」
このバランスが崩れると、脳は世界を誤って読み取る可能性があります。統合失調症のようにランダムな出来事に意味を与えすぎたり、強迫性障害のように厳格なパターンにはまってしまうことがあります。
ハラッサ氏によると、こうした失火を理解することは科学者にとって長年の課題だったという。 「脳は単一のニューロンの言語を話します。しかし、人間の脳活動を研究するために私たちが使用するツールであるfMRIは、個々の脳細胞の電気的なおしゃべりではなく、血流を追跡します。」
このギャップを埋めるには、動物の単細胞研究、人間の脳の画像化、および行動からの洞察を組み合わせることが意味されます。現在、実際の生物学に基づいた新しい種類のコンピューター モデルにより、研究者は脳回路がどのように意思決定を行い、ルールが変化した場合に適応するかをシミュレーションできるようになりました。
CogLinksと呼ばれるこのモデルは、生物学的リアリズムを設計に組み込んでおり、実際の脳細胞がどのように接続されているかを反映し、外部環境に関する曖昧で不完全な観察に価値を割り当てる方法をコード化しています。 「ブラック ボックス」のように機能する多くの人工知能システムとは異なり、CogLinks は、仮想ニューロンがどのように構造と機能をリンクするかを研究者に正確に示します。その結果、科学者は、この仮想脳がどのように経験から学習し、新しい情報に基づいて方向転換するかをマッピングすることができます。
での研究で ネイチャーコミュニケーションズマサチューセッツ工科大学 (MIT) の主任著者である Halassa 氏らは、CogLinks を使用して、脳回路がどのように柔軟な思考を調整するかを調査しました。脳のフライト シミュレーターのように、CogLinks を使用すると、研究者は重要な意思決定回路がコースから外れたときに何が起こるかをテストできます。彼らがシミュレーションした2つの脳領域（前頭前皮質と視床背背部）の間の仮想的な接続を弱めると、システムはデフォルトでより遅い習慣主導型の学習を行うようになった。この結果は、この経路が適応力に不可欠であることを示唆しています。
これらの予測が人々に当てはまるかどうかを確認するために、研究チームは実験を行った。 コンパニオン fMRI 研究この研究は、ルール大学ボーフム大学とハラッサ大学のブルクハルト・プレガー氏の両氏によって監修されました。ボランティアたちは、予想外にルールが変更されたゲームをプレイした。予想通り、前頭前皮質は計画を処理し、線条体誘導習慣として知られる脳の深部中央領域が処理します。しかし、プレーヤーがルールが変化したことに気づき、戦略を調整すると、視床内背筋が活性化します。
画像化により、モデルの予測が裏付けられた。視床内背筋は、脳の 2 つの主要な学習システム (柔軟な学習システムと習慣的な学習システム) をつなぐスイッチボードとして機能し、状況が変化したときを脳が推測し、それに応じて戦略を切り替えるのを助けている。
ハラッサ教授は、この研究が新しい種類の「アルゴリズム精神医学」の基礎を築くのに役立つことを期待している。この研究では、コンピューターモデルが脳回路の変化から精神疾患がどのように発生するかを解明し、正確に標的治療を行うための生物学的マーカーを特定するのに役立つ。
「精神医学における大きな問題の一つは、遺伝学について私たちが知っていることを認知症状にどのように結びつけるかということです」と、CogLinks研究の筆頭著者であり、fMRI研究の共著者であり、ハラッサ研究室のMIT博士課程の学生でもあるミエン・ブラビーバ・ワン氏は言う。
「統合失調症に関連する変異の多くは、脳全体に見られる化学受容体に影響を与えます」とワン氏は言う。
「将来的にCogLinksを使用すると、これらの広範な分子変化によって、柔軟な思考のために脳が情報を整理することがどのように困難になるかを理解するのに役立つかもしれません。」
1761073074
#フライトシミュレータは脳がどのように誤作動するかを明らかにする
2025-10-21 18:44:00