ミラーニューロンの科学を詳しく見る

私1991 年の夏、神経科学者のヴィットリオ ガレーゼは、脳内で動きがどのように表現されるかを研究していたとき、何か奇妙なことに気づきました。 彼とパルマ大学の研究顧問ジャコモ・リゾラッティは、サルが特定の物体と相互作用したときにどのニューロンが活性化するかを追跡していました。 科学者たちが以前に観察したように、サルが物体に気づいたとき、またはそれを拾ったときに同じニューロンが発火した。

しかしその後、ニューロンは研究者たちが予想していなかった行動をとりました。 実験が正式に開始される前に、ガレーゼは物体をつかんでサルに見せました。 その瞬間、サルが物体を掴んだときに発火したのと同じニューロンの活動が急増した。 ニューロンがアクションとそのアクションを実行する別の個人の両方の情報をエンコードしていることを観察したのはこれが初めてでした。

これらのニューロンは研究者らに鏡を思い出させた。サルが観察した行動は、これらの特異な運動細胞を通じてサルの脳に反映されたのだ。 1992 年、ガレーゼとリゾラッティは初めて細胞について雑誌に記載しました。 実験脳研究 そして1996年にそれらを「ミラーニューロン」と名付けました。 脳。

研究者らは何か興味深いものを発見したことは分かっていたが、世界の他の国々がどのように反応するかについては準備ができていなかった。 発見から 10 年以内に、ミラー ニューロンのアイデアは、一般の想像力を捉える珍しい神経科学のコンセプトになりました。 2002 年から 2009 年にかけて、さまざまな分野の科学者が科学の普及者たちと協力してこれらの細胞をセンセーショナルに宣伝し、共感、利他主義、学習、模倣、自閉症、発話などの複雑な人間の行動を説明するためのより多くの特性が細胞にあると考えました。

そして、ミラーニューロンが注目されるのとほぼ同じくらい早く、ミラーニューロンの説明力に対する科学的疑問が忍び込みました。数年以内に、これらの有名人の細胞は、約束が過剰で成果が不十分な発見の引き出しの中にしまい込まれてしまいました。

しかし、当初の実験結果は依然として有効です。 運動前野および関連する脳領域のニューロンは、行動を反映します。 たとえ人間の経験の膨大なカテゴリーを都合よく説明できなかったとしても、ミラーニューロンは「生きていて元気に活動している」とガレーゼ氏は言う。 現在、新世代の社会神経科学者たちは、放棄された細胞の研究を復活させ、脳全体のミラー特性を持つニューロンがどのように社会的行動をエンコードするかを研究している。

隆盛と衰退

ミラー ニューロンが当初非常に魅力的だったのは、それらが著しく場違いであるということでした。 運動計画に特化した脳領域には、知覚中に反応する独特の特性を持つ細胞がありました。 さらに、パルマの研究者らは、その結果を、脳における「行動理解」として知られるものの証拠として解釈した。彼らは、サルは他の個体が何をしているかを直観することができ、この直観は単一細胞で解決されると主張した。

したがって、ミラーニューロンは「完全に複雑なメカニズムを説明するためのすぐに利用できる方法」であると、最初の研究には関与していないパルマ大学の精神生物学教授ルカ・ボニーニは述べた。 この解釈に刺激された研究者たちは、鏡のように見える任意の数の細胞に「理解」を投影し始めました。

熱狂的なファンファーレはミラーニューロンの研究を歪め、研究者のキャリアを混乱させた。 2000年代初頭、カリフォルニア大学アーバイン校の認知科学者グレゴリー・ヒコックは、参加者が音声を聞くと、音声生成に関連する脳の運動野のニューロンが活性化することを発見した。 これは衝撃的な発見ではなかったが、「それがシステムの仕組みだ」とヒコック氏は語ったが、他の科学者は彼の結果をミラーニューロンのレンズを通して観察し始めた。 彼は、その理論が自分の仕事に適用できないことを知っていました。 さらに、聞き手が音声を知覚すると、運動皮質のニューロンが聞いた内容を「反映」すると示唆する人もいた。

ミラーニューロン愛好家をかわすために、ヒコックは研究講演の冒頭で、自分の研究はミラーニューロンとは何の関係もないと言い始めたが、この選択により、意図せずして彼が議論の中心にさらされることになった。 2009年に『』の編集長が、 認知神経科学ジャーナル ヒコックに理論の批評を書くよう誘った。 彼は、運動野のミラーニューロンのおかげでサルが他人の行動を理解できるという壮大な主張に反論するためのテストケースとして音声を使用した。 ヒコック氏は、アクションの生成とそのアクションの理解をコード化する単一の神経メカニズムが存在する場合、そのメカニズムが損傷されると、両方の発生が妨げられるはずだと主張しました。 ヒコックは、音声生成領域への損傷が音声理解に支障をきたさないことを示す研究文書をまとめた。 このデータは、「音声認識のミラーニューロン理論が、いかなる強い形式であっても誤りであることを明白に証明している」と彼は書いている。

頻繁に引用されたこの批評は本の出版につながり、2015年にはニューヨーク大学心・脳・意識センターでガレス氏と公開討論する機会を得た。初めて同じ舞台に立った2人は友好的なライバル関係にあった。2人の著名な科学者が、軽い冗談を交えながら対立する見解を交換し、その後、 笑顔 ビールを飲みながら。

その対立は友好的でしたが、ミラーニューロンの誇大宣伝に対する反発は一般にそうではありませんでした。 ガレーゼは今でも、科学界で直面した「辛辣な態度」に驚いている。 「私たちほど深く精査された人は他にいないと思います」と彼は言った。 そして、それらの脳細胞の研究に対する影響は甚大です。 ニューヨーク大学の議論から数年が経ち、ミラーニューロンは科学的議論から姿を消しました。 誇大宣伝のピークだった 2013 年、科学者たちはタイトルに「ミラー ニューロン」を含む 300 以上の論文を発表しました。 2020年までにその数は半減し、150人未満となった。

ミラーニューロン、再定義

このエピソードは、特定のアイデアに対する興奮が研究の過程をどのように変えることができるかを示すケーススタディです。 ガレーゼは、ミラーニューロンの研究が減少したのは集団的な恐怖と自己検閲のせいだと述べた。 「[Researchers] 怖いです [that] もし彼らが「ミラーニューロン」というタグを持ち出したら、その論文は拒否されるかもしれない」と彼は言った。

その結果、研究者たちは脳内のミラーメカニズムを説明するために、たとえば「行動活性化ネットワーク」などの異なる用語を採用しています。 「ミラーニューロン」という用語も曖昧になってきました。 当初、その定義は明確でした。それは、運動中に、また同じまたは類似の運動を知覚するときにも発火する運動細胞でした。 しかし、研究者が社会現象を説明するためにこの用語を採用したため、その定義は扱いにくくなり、「検証不可能な理論」になったとヒコック氏は述べた。

現在、冷却期間を経て、社会神経科学者らが生物学的泥から細胞を浚渫している。 彼らは脳の運動野を超えて調べていくと、疑わしいほどミラーニューロンのように見えるものを発見しています。 昨年、スタンフォード大学のチームは次のように報告した。 細胞 マウスの攻撃性を反映するニューロンの発見。 この一連の細胞は、マウスが攻撃的に行動したときと、他のマウスが戦うのを観察したときの両方で発火しました。 細胞は両方の状況で活性化したため、研究者らはそれらがミラーニューロンであると示唆しました。

「これは、複雑な社会的行動に関連するミラーニューロンの存在を証明した最初の例でした」と、この研究には関与していないカリフォルニア大学ロサンゼルス校の神経学の非常勤助教授であるエミリー・ウー氏は述べた。

この発見は、2匹の動物が社会的に相互作用するときに運動前野を超えたニューロンがミラー特性を持つという一連の証拠をさらに強化するものである。 これらの同じ細胞は、個人的な行動や感情の際、また他の人が同じ経験をしているのを見ると反応して発火します。

厳密に言えば、元の定義によれば、これらの細胞はミラー ニューロンではない、とヒコック氏は述べています。ミラー ニューロンは運動細胞であり、社会細胞ではありません。 しかし、ウー氏はその定義にこだわるつもりはない。 何がミラーニューロンで何がミラーニューロンではないかを議論するよりも、脳内のどこに存在する細胞でも特徴づける機能的なミラー特性をカタログ化することの方が重要だと彼女は考えている。

目標は、これらのニューロンがどの程度広範囲に存在し、電気生理学的レベルでどのように独特に動作するかを説明することです。 そうすることで、科学者たちは誇大宣伝の雲を取り除き、これらの細胞の本当の姿を観察しています。

この記事は元々、 量子の抽象化 ブログ。

リードアート：Ferenc Kuba for クアンタマガジン

• メーガン・ウィルコクソン

  投稿日: 2024 年 5 月 20 日

  メーガン・ウィルコックソンは、マサチューセッツ州ボストン出身の科学者からジャーナリストに転身した人物です。彼女は以前、 ミルウォーキー・ジャーナル・センチネル。 彼女は認知科学の学士号と博士号を取得しています。

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