東京大学(東大)は、相手の怖いという気持ちに共感するとき、自分の恐怖と他者の恐怖の両方の情報を合わせ持つ神経細胞が脳領域の「前頭前野」に存在することを発見したことを発表した。
同研究は、東大 定量生命科学研究所の奥山輝大 准教授、同大大学院医学系研究科の黄子彦大学院生、同 ジョンミョン 大学院生らの研究グループによるもの。詳細は、2023年7月3日に英国科学誌「Nature Communications」(オンライン版)に掲載された。
共感は、「自分」と「他者」の境界が一時的になくなるように感じられる現象であり、日常生活における自己と他者との良好なコミュニケーションの構築に重要な役割を果たしている。また、怒りや恐れ、喜び、悲しみといった激しい感情(情動)が人から人に伝染する現象は「情動伝染」と呼ばれており、ヒトだけではなく、マウスをはじめとする多くの動物種でも見られ、動物実験などでその神経メカニズムの探索が進められてきた。
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情動伝染のイメージ(出所:東大プレスリリースPDF)
中でもマウスは良く用いられており、研究グループでもこれまでの研究にてマウスを用いた「観察恐怖行動実験」を行い、電気ショックを与えられた他者マウスを見た観察マウスがその場でうずくまって震える「すくみ行動」の神経メカニズムを解析。痛みの認識に関わる前帯状皮質(ACC)や情動を司る基底外側扁桃体(BLA)といった脳領域が関与していることを示してきたという。しかし、観察恐怖行動実験では観察マウスはすくみ行動以外にもさまざまな行動を示しており、その神経メカニズムについては不明な点が多く残されていたとする。
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観察恐怖行動実験の概要(出所:東大プレスリリース PDF)
また、これまでの研究からは、腹内側前頭前野(vmPFC)が恐怖を観察し共感する過程において重要な機能を担う可能性が示されていたとするほか、ACCとBLAから直接の神経入力を受けることが示されていたことから、研究グループでは今回、vmPFCの観察恐怖行動における機能と神経生理学的特徴の解析を行うと同時に、ACCとBLAからvmPFCへの神経入力がどのような役割を担っているのかについての調査を行ったという。
具体的には、深層学習に基づいた動物の体点を追跡する技術と次元削減クラスタリングを組み合わせることで、観察恐怖行動中に観察マウスが示す複雑な行動を客観的に自動分類して解析。
観察マウスのvmPFCに光遺伝学的抑制を行ったところ、すくみ行動は減少しないものの、「恐怖を受けている他者を観察する行動」が増加し、「逃避行動」が減少するように行動変化が生じることを確認したとするほか、ACCとBLAからvmPFCへの神経入力をそれぞれ光遺伝学抑制すると、vmPFCのみを抑制した時とは反対に、逃避行動の増加が見られることも確認したという。
これらの結果、vmPFCおよびACCからvmPFC、ならびにBLAからvmPFCの神経入力は逃避行動の制御に関わることが示されたと研究グループでは説明する。
さらに、観察マウスのvmPFCの神経細胞が持つ情報を調べることを目的に、観察恐怖行動実験中の脳の神経活動を観察したところ、観察マウスの特定の行動状態を反映する神経細胞がvmPFCに存在すること、ならびにvmPFCの神経細胞は自分の行動状態の情報を持っていることが判明。また、他者へのショックの情報を持つ細胞群と、自分のすくみ行動の情報を持つ細胞群が重なっていることも判明したという。これについて研究グループでは、「自分の恐怖」と「他者の恐怖」の両方の情報を、同時に合わせ持つ神経細胞がvmPFCに存在することが示唆されたとしている。
加えて、ACCとBLAからの神経入力を光遺伝学抑制しながら、vmPFCの神経活動を同様の方法で記録したところ、ACCとBLAからvmPFCへの情報入力がいずれもvmPFCにおける自分と他者の感情の情報処理に寄与していることが示唆されたともしている。
なお、研究グループでは、今回発見された共感時に自分と他者の情報を合わせ持つニューロンが、自他の境界がなくなるように感じられる脳内メカニズムに寄与する可能性があるとしており、今後の他者の気持ちへの共感性に困難を抱える自閉スペクトラム症への理解が進むことが期待されるとコメントしている。
