宮崎勝彦博士、宮崎佳代子博士、銅谷賢治代表研究者が辛抱強さを決める脳の仕組みを解明

セロトニン神経細胞の発火が、報酬を待つ行動を促すことを発見

辛抱強さを決める脳の仕組みを解明
— セロトニン神経細胞の発火が、報酬を待つ行動を促すことを発見 —

独立行政法人沖縄科学技術研究基盤整備機構（シドニー・ブレナー理事長）神経計算ユニットの宮崎勝彦研究員、宮崎佳代子研究員、銅谷賢治代表研究者は、ラットがすぐには得られないエサや水などの報酬を待っている間に、脳内で神経伝達物質であるセロトニンを放出する神経細胞（セロトニン神経細胞※1）が持続的に活動を強めることを世界で初めて発見しました。（2011年1月12日発行Journal of Neuroscience （米国）オンライン版に掲載）

「人気のレストランの行列に並ぶか、隣の普通の店で空腹を満たすか」「渋滞でいつ来るかわからないバスを待ち続けるか、歩いて駅に向かうか」など、今すぐに目的や欲求が満たされない時に、どれだけ辛抱強く待ち続けるか、あきらめて別の手段を取るかは日常生活でよく直面する問題です。欲しい物が今すぐ得られない時に、脳はどのように決定を下すのでしょうか？動物がエサや水などの報酬を得る行動の研究では、神経伝達物質の一つであるセロトニンの働きを抑えると、遅れて得られる大きな報酬よりもすぐに得られる小さな報酬を選ぶ、つまり衝動的な行動を取るようになることが知られています。しかし遅れて得られる報酬を待っている間に、脳内のセロトニンの働きが強まっているかどうかを検証した例はこれまでありませんでした。

そこで研究チームは、透析チューブを使い脳内の微量の化学物質の濃度変化を記録する手法（微小透析法※2）使って、ラットがエサ場や水場に着いたらすぐ報酬が得られる時と、4秒間待った後で報酬が得られる時とで、脳内のセロトニンとドーパミンの濃度の変化を測定しました。その結果、遅れて得られる報酬を待つ行動を取っている時には、脳内のセロトニンの濃度が上昇していることを最近明らかにしました（European Journal of Neuroscience論文）。さらに今回、大脳にセロトニンを送る神経細胞が集まる背側縫線核※3の活動を電極で計測することにより、ラットがエサ場や水場に着いてから報酬が得られるのをじっと待っている間にはセロトニン神経細胞の活動が高まること、また待てずにあきらめてしまう時には活動が弱まっていることを明らかにしました（Journal of Neuroscience論文）。これらの結果は、脳内のセロトニンレベルの上昇は、これから得られる報酬を待機する行動を促進し、セロトニン神経細胞の活動が、どれだけ辛抱強く待つかあきらめるかの制御に関わっていることを示唆しています。

この研究成果は、うつ病、躁うつ病や依存症、注意欠如多動性障害（ADHD）といった衝動性を伴う精神疾患の原因の解明やその診断と治療指針の開発への貢献が期待されます。またさらに、セロトニン神経細胞を活性化させる仕組み、つまり辛抱強さの制御のアルゴリズムの解明は、より人間的な判断が可能なロボットやソフトウェアの開発など工学的な応用につながることも考えられます。

【発表論文 詳細】

発表先１

論文発表先：Journal of Neuroscience（ジャーナル　オブ　ニューロサイエンス）

論文タイトル：Activation of dorsal raphe serotonin neurons underlies waiting for delayed rewards
背側縫線核のセロトニン神経細胞の活性化は、遅延報酬の待機行動のもととなっている。