私たちの記憶が日常の行動にどう影響するか

時々、私たちの行動は計画通りにいかないことがあります。これは、意図が考えと衝突することで、話す時や打つ時に間違いを引き起こすときに起こります。こうした「行動の滑り」は、前頭皮質に損傷のある人にとっては特に一般的で、彼らは状況に合わない行動をとることがあります。健康な人でも、こうした滑りが起こるのは、ワーキングメモリ（WM）が行動を導く手助けをしているからです。WMに情報を保持することと行動を実行することの強い関連が、私たちの計画を目標に沿ったものに保つのを助けます。しかし、時にはWMの情報が意図せずに私たちの行動に影響を与えることがあります。この記事では、日常の行動の滑りと、脳がWMと運動行動の関係をどのように管理しているかを見ていきます。

多くの人がWMを過去の情報を保存する手段と見なす一方で、その主な目的は将来の行動を計画するのを助けることかもしれません。WMを積極的に使用すると、保存された情報が現在の目標に重要であることを示し、そのため、私たちの視覚的注意にも影響を与えます。以前の研究では、WMが手の動きにも影響を与えることが示されています。たとえば、参加者に方向を示す言葉（「左」や「下」など）を記憶するよう求めると、その動きが記憶した方向と一致する場合、より正確に動作しました。もし行動がWMの内容と一致しなければ、パフォーマンスが悪化しました。これは、WMが私たちの行動のガイドとして機能する可能性があることを示しています。さらに、WMが運動行動に与える影響は柔軟で、目標が変わるにつれて調整されるため、たまに行動の滑りが起こるのは、全体的には役立つシステムの一部であることを示唆しています。

#前頭前皮質の役割

外側前頭前皮質（PFC）は、WMを使って私たちの行動を指導するために不可欠です。異なる刺激にどう反応するかを決めるのを手助けし、タスク中に生じる対立を処理します。中側外側PFCは、認知プロセスの調整と制御のハブと見なされることが多いです。外側PFCはWMと行動の相互作用を制御するのに重要ですが、この領域は複雑で、さまざまなタスクに関与しており、毎回同じようには機能しません。PFCの異なる部位は、認知制御とWMプロセスを管理するためにさまざまな方法を用いるかもしれません。

この記事では、外側PFCがWMと進行中の行動の関係にどのように影響を与えるかを調査します。参加者は合図に基づいて手の動きを行いながら、WMを使って言葉を記憶しました。記憶した言葉が動きの目標とどれだけ互換性があるかを変え、セッション内で互換性のある試行がどれだけあったかを操作しました。私たちは以前の研究が発見したことを確認し、その後、左外側PFCに2種類の磁気刺激を適用して、パフォーマンスにどのように影響を与えるのかを調べました。異なる脳活動に異なる影響を与えることが考えられる2種類の刺激を使用しました。一つは脳活動を抑制するもので、もう一つは興奮させるものです。このデザインにより、行動に対する影響が本当にPFCから来ているのかを確認できます。

#実験手順

#概要

研究の初日、参加者はMRIスキャンを受けて脳をマッピングし、磁気刺激装置を正確に配置するのを手助けしました。スキャン後、参加者の運動しきい値をテストして、刺激に必要な強度を決定しました。次の日には、刺激なしの条件か2つの実験的刺激のいずれかを受け、その後行動タスクを実行しました。

#行動タスク

このタスクは、方向の言葉を記憶しながら動きのタスクを実行するものでした。各試行は短い停止から始まり、その後で（「上」や「下」、「左」、「右」といった）記憶する方向の言葉が表示されました。次に、画面に合図が表示され、参加者は画面の4つのエリアのいずれかをクリックするよう促されました。動作を行った後、参加者は言葉を思い出すテストを受けました。時には言葉の意味が動作の方向と一致し、他の時は一致しませんでした。言葉と動作の互換性がパフォーマンスに与える影響を測定しました。

参加者は実験セッションの前にタスクを練習して、正しく反応する方法を理解しました。各セッションには、異なる条件下でのパフォーマンスを評価する複数の試行が含まれており、各シナリオにどれだけ適応できるかを見ることができました。

#脳イメージングと方法

私たちはMRIを使って、参加者の脳の詳細な画像を集め、主要な実験を行う前に刺激装置を適切に配置しました。また、PFCと他の脳領域との接続が参加者の行動にどのように関連しているかを調べました。これらの接続を理解することで、なぜ一部の人が刺激に異なる反応を示すのか説明できるかもしれません。

#実験の効果

#刺激なしの条件

最初に、刺激を適用しなかったデータを分析して以前の発見を確認したいと思っていました。試行の互換性が参加者の反応にどのように影響するかを調査しました。全体的に、正確さは高く、参加者は互換性のない試行でより多くの間違いをしました。動作の方向が記憶した内容と一致している時のパフォーマンスが良かったです。

動きの経路を分析したところ、参加者は合図が自分の記憶と一致しない時に動きを調整することが多いことがわかりました。この調整は、互換性のない試行がより頻繁に発生する条件で特に顕著でした。参加者は、記憶した言葉と一致しないことをする必要があったとき、決定を下すのに長い時間がかかりました。

#TMSとその影響

次の部分では、TMSが参加者のパフォーマンスにどのように異なる影響を与えるかを調査しました。PFCへの刺激は、参加者が互換性のある試行と互換性のない試行にどのように反応するかを変えました。刺激のタイプによって、参加者の決定と動作の実行に顕著な違いが見られました。

#刺激のタイプ

1. 興奮性TMS：この刺激は、標的領域の脳活動を増加させました。興奮性刺激を受けた後、参加者は期待される互換性のある試行の割合にあまり影響されなくなりました。合図の方向に関係なく、より一貫した反応パターンを示しました。

2. 抑制性TMS：この刺激は、PFCの活動を低下させ、参加者のタスク要求に調整する能力に悪影響を及ぼすようでした。刺激を抑制した後のパフォーマンスは全体的に遅く、特に参加者が変化する合図に素早く適応する必要があった状況で顕著でした。

この研究は、異なる刺激方法が動きに対する認知制御にどのように影響するかを理解することを目的としました。私たちは、意思決定プロセスの変化と、それがWMに保持された内容とどのように関連しているかに注目しました。刺激は、タスクに対する即時の反応だけでなく、長期的な認知制御の調整にも影響を与えるようでした。

#結果の理解

結果は、WMの内容が人々の動きにどのように影響を与え、PFCがその影響をどのように管理するかを明らかにしました。効果的な制御は、タスクのコンテキストと類似のタスクを完了する過去の経験の両方に依存します。TMSを使用して、PFCの活動を変更することで、WMの内容が運動の決定に与える影響のバランスが変わることが分かりました。

TMSがPFCを活性化したとき、参加者は全体的なタスク設定に適応できるようになり、一方で抑制的な刺激では逆の結果が見られました。これは、同じ脳の領域が、過去の経験に基づいて可能性のある対立を予測するプロアクティブな制御と、即時のタスク要求に応じるリアクティブな制御の両方に重要であることを示唆しています。

#個人差

興味深いことに、個々の参加者はTMSに対して異なる反応を示し、脳の領域間の接続のような要因がパフォーマンスにどのように影響を与えるかの役割を果たす可能性があることを示しています。認知制御に関連する領域への接続が強い参加者は、刺激による影響の違いを示し、複雑な要因の相互作用が働いていることを示唆しています。

#結論

この研究は、私たちの考えや意図が私たちの行動にどのように影響を与えるか、時には間違いを引き起こすことがあることを強調しています。ワーキングメモリはこのプロセスで重要な役割を果たしますが、それは前頭前皮質によっても調整されています。PFCは、私たちが記憶することと実行することの関係を管理し、タスクの要求に応じて適応します。

この研究は、PFCが記憶と運動行動の相互作用を制御するために不可欠であることを示しています。異なる刺激方法がこの制御の効果に影響を与え、意思決定や動きに独自の方法で影響を与えることがわかりました。これらのメカニズムを理解することで、日常生活における認知制御がどのように機能するかを探求でき、また、この制御が損なわれた状況での治療アプローチに影響を与える可能性があります。