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、行動する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調整できなかったりすることがあります。
不確実性は脳の配線に組み込まれています。楽観的なものもあれば、悲観的なものもあって、ニューロンのグループが投票を行っている様子を描いています。あなたの決断は平均を反映しています。」 このバランスが崩れると、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囚われたりするなど、脳が世界を誤って読み取る可能性があります。
科学者たちは、こうした失火を理解することが長年の課題となってきました。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しているツールである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。」
マイケル・ハラッサ氏、タフツ大学医学部神経科学教授
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、研究者は脳の回路がどのように意思決定を行い、ルールが変化したとき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どのように価値を割り当てるか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。
10月16日に発表された研究では、 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。彼らがシミュレートした2つの脳領域、前頭前皮質と視床内側背筋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遅くなり、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、チームは次に、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・プレガー氏の監督のもと、付随する fMRI 研究を実施しました。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、線条体として知られる脳の深部中央領域は習慣を導きましたが、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、視床内背筋が光り輝きました。
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明らかにし、治療を正確に標的とする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」とワン博士は言う。 「将来的にCogLinksを使用すると、これらの広範な分子変化により、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。」
CogLinks 研究で報告された研究は、助成金 P50MH132642、R01MH134466、および R01MH120118 に基づいて国立衛生研究所の国立精神衛生研究所によって、また助成金 CCR-2139936、CCR-2003830、および CCF-1810758 に基づいて国立科学財団によって支援されました。華南師範大学の Bin A. Wang 氏は、fMRI 研究の筆頭著者を務めました。 fMRI 研究は中国国家自然科学財団の支援を受けました。脳認知と人間発達研究センター、中国広東省。広東省基礎応用基礎研究財団。 Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG、ドイツ研究財団);そしてForRUM助成金。著者、資金提供者、方法論、制限、利益相反に関する完全な情報は、出版された論文で入手できます。内容は著者のみの責任であり、必ずしも資金提供者の公式見解を表すものではありません。
ソース：
参考文献:
- 王、MB、 他。 (2025年)。階層的意思決定における不確実性処理の神経基盤。 ネイチャーコミュニケーションズ。 doi.org/10.1038/s41467-025-63994-y
- 王、BA、 他。 (2025年)。前頭前線条体ネットワークにわたる強化学習戦略の視床制御。 ネイチャーコミュニケーションズ。 doi.org/10.1038/s41467-025-63995-x
1760842199
#CogLinks #モデルは脳がルールの変化にどのように適応するかを明らかにします
2025-10-19 02:17:00