運動するかどうか、あるいは特に魅力的なおやつに手を伸ばすかどうかの決定をするときに、脳内で正確に何が起きているのかは、これまで科学にとって謎だった。ETH チューリッヒの研究者らがマウスで行った研究では、脳内化学物質オレキシンと、それを生成するニューロンがその決定を仲介している可能性があることが示された。研究チームは、マウスがホイールランニングと、運動の代わりにおいしいストロベリーミルクシェイクを選ぶなどの他の自発的活動を自由に交互に行う様子を研究できるタスクを開発した。彼らは、薬理学的または遺伝学的にオレキシン系を阻害された動物は、提供されたミルクシェイクをより頻繁に選択し、自発的な運動をより少なく選択することを発見した。
こうした神経科学の基礎は、運動不足の人が多いことに関連している。前臨床研究を人間に適用するにはさらなる研究が必要だが、研究者らは、オレキシンが人間でも同様の意思決定に関与している可能性があると予想している。関与する脳機能は、両者で実質的に同じであることがわかっている。
ペレグ・ライブスタイン氏は、研究共同リーダーのデニス・ブルダコフ（ETHチューリッヒ神経科学教授）らとともに、研究結果を次のように報告した。 ネイチャーニューロサイエンス彼らの論文のタイトルは「オレキシンニューロンは誘惑に抵抗する自発的な運動を媒介する。」
私たちのほとんどは、日常生活のさまざまな誘惑の 1 つを選んで運動をスキップすることをすでに 1 回、あるいは数回決めたことがあるでしょう。著者らが指摘した世界保健機関の統計によると、青少年の 80%、成人の 27% が十分な運動をしていません。肥満は成人だけでなく、子供や青少年の間でも驚くべき割合で増加しています。「他の社交活動やレクリエーション活動よりも運動を選ぶ人もいますが、多くの人は運動不足で、多くの社会で広く入手できる非常においしい食べ物 (HPF) を食べ過ぎています」とチームは述べています。「これは世界的な健康問題と見なされています。」
しかしブルダコフ氏はこう付け加えた。「こうした統計にもかかわらず、多くの人は絶えず存在する誘惑に抵抗し、十分な運動をしています。私たちは、こうした決断を下すのに脳の何が役立つのかを知りたかったのです。」
古典的な研究と最近の研究の両方が、脳の外側視床下部領域が運動の動機付けに重要であることを示していると著者らは指摘した。しかし、「外側視床下部ニューロンが自発的な運動への興味や関与を制御するかどうか、またこれが代替活動の利用可能性に依存するかどうかは不明である」と彼らは指摘した。外側視床下部ヒポクレチン/オレキシンニューロン（HON）は、慢性的な時間スケールで食物摂取とエネルギーバランスの両方を制御すると考えられていると彼らは続けた。これらのHONは、ペプチド神経伝達物質オレキシン/ヒポクレチンを生成し、放出する。「しかし、食事におけるHONの急性の役割は不明であり、複数の選択肢がある場合にHPFと運動の間の迅速な調停にHONが関与しているかどうかは不明である。」
オレキシンは、脳内で活動する100種類以上の伝達物質のうちの1つです。セロトニンやドーパミンなどの他の化学伝達物質は、かなり前に発見され、その役割はほぼ解明されています。一方、オレキシンの状況は異なります。研究者がオレキシンを発見したのは25年ほど前と比較的遅く、現在ではその機能が少しずつ解明されつつあります。ブルダコフ氏は、オレキシンの研究に力を注いできた科学者の1人です。
「神経科学では、ドーパミンは、私たちがあることを選び、他のことを避ける理由を説明する一般的な手段です」とブルダコフ氏は述べた。この脳内伝達物質は、私たちの一般的な動機付けにとって極めて重要である。「しかし、ドーパミンに関する現在の知識では、なぜ私たちが食べる代わりに運動することに決めるのかを簡単には説明できません」と科学者は続けた。「私たちの脳は、食べるときも運動するときもドーパミンを放出しますが、それではなぜ私たちがどちらか一方を選ぶのかは説明できません。」
研究者らは、マウスが10分間の試験で8つの異なる選択肢から自由に選択できる高度な行動実験を考案した。実験には、マウスが走れるホイールと、マウスが標準的なイチゴ味のミルクセーキ（非常においしい食べ物）を楽しめる「ミルクセーキバー」が含まれていた。「マウスがミルクセーキを好むのは、人間と同じ理由です。砂糖と脂肪が多く、おいしいからです」とブルダコフ氏は述べた。自発的なホイール走行は、「人間の健康に有益な自発的運動の確立されたモデルでもあります」と研究チームはさらに説明した。実験は、動物の最初の意思決定プロセスを捉えるために短時間に抑えられた。
科学者たちは、異なるマウスのグループ間の活動を比較した。1つは正常なマウスで、もう1つはオレキシン受容体を阻害するアルモレキサント（ALMO）と呼ばれる薬剤を使用するか、細胞の遺伝子組み換えによって動物のオレキシン系を阻害したマウスである。
研究者らは、オレキシン系が正常なマウスは、オレキシン系がブロックされたマウスに比べて、ランニングホイールで過ごす時間が 2 倍、ミルクシェイクバーで過ごす時間が半分であることを発見した。興味深いことに、科学者らがマウスにランニングホイールかミルクシェイクのいずれか一方のみを与えた実験では、2 つのグループの行動に違いは見られなかった。
「これは、オレキシン系の主な役割が、マウスがどれだけ動くか、どれだけ食べるかを制御することではないことを意味します」とブルダコフは言う。「むしろ、両方の選択肢がある場合に、どちらか一方を選択する決定を下す上で中心的な役割を果たしているようです。」オレキシンがない場合、決定はミルクセーキに大きく傾き、マウスは食べることを選択するために運動をあきらめました。これらの結果は、HONとオレキシン受容体シグナル伝達が「誘惑に抵抗する自発的運動」（TRVE）に必要であることを示していると科学者らは指摘した。「私たちは、内因性HON活性が、HPFの選択肢がある場合に運動を維持するプロセスの調節因子であることを特定しました」と彼らは述べた。「多肢選択シナリオでの急性意思決定を調べた私たちの迷路パラダイムでは、薬理学的または光遺伝学的にHON活性を阻害することによる運動またはHPF消費への影響は、これらの選択肢の1つだけが利用できる場合よりも、両方の選択肢が利用できる場合の方が大きかった。」
ETH チューリッヒの研究者たちは、マウスでの研究結果が人間にも当てはまる可能性があると期待しているが、さらなる研究が必要であることも認めている。「HON は人間の体内に存在するため、私たちの研究結果が人間にも当てはまるのではないかと推測したくなるが、これについては直接的なテストがまだ行われていない」と研究者たちは指摘した。
特に、健康な人や身体活動が制限されている人の運動障壁を克服するのに役立つ介入策を開発できる可能性がある。「運動に関する適応的および不適応的選択をさらに理解することで、食事誘発性または運動不足誘発性の肥満、または拒食症時の運動など、世界の人間の健康に影響を与える個人の決定に光が当てられる可能性がある」と著者らは示唆している。
ブルダコフ氏と彼のグループは、基礎的な神経科学研究に注力している。「私たちの研究結果は、複数の選択肢がある環境における自発的な運動の生物学的基盤をさらに研究するための方法と遺伝学的に定義された入り口を示しています」と科学者たちは指摘した。次に彼は、運動するか間食するかといった決定を下す際に、オレキシンニューロンが脳の他の部分とどのように相互作用するかを解明したいと考えている。
#脳のメッセンジャーオレキシンは間食よりも運動を選ぶのに役立つかもしれない