ドーパミンは脳にどのような影響を与えるのか？

ドーパミンの急増は生物の行動に影響を与え、その多様性を拡大し、より習慣的なものにします。

大人は自分の行動のほとんどを事前に考え、計画します。自分が何を望んでいるのか、そして他人が自分に何を求めているのかを理解し、次に何をすべきか計画を立てます。これは、複雑な数学の問題を解くときも、夕食の食材を買うときも当てはまります。さらに、行動は何かに対する反応として現れることも少なくありません。例えば、外が寒いときはジャケットを着ますし、鍋のお湯が沸騰すると火を弱めたり、ストーブの火を消したりします。

しかし、上記に加えて、自発的な行動も頻繁に発生します。例えば、生徒がテスト問題を解いているときにペンを噛んだり、生徒が答えを考えながら机の上で指を叩いたり、視聴者が映画を見ながら拳や歯を食いしばったりするなどです。このような自発的な行動は、計画された状況と同じくらい一般的です。自発的な行動の中には、繰り返され、時間の経過とともに習慣になるものもあります。

習慣は神経系の特定の中枢、特に線条体背外側部の影響下で形成されることが古くから証明されています。これらのニューロンは、習慣化されつつある一連の行動を洗練または調整する必要があるときに活性化されます。こうしたプロセスは、扁桃体とその上外側部によって支えられています。強化機構の中枢は、ドーパミンを一種のメディエーターとして利用しています。最近、科学者たちは、ドーパミンが自発的な行動を誘発する上で他の機能を持つかどうかを調べることにしました。

この実験は、暗い部屋で目的もなく徘徊するげっ歯類を対象に行われた。げっ歯類の脳内では、ドーパミンが供給されると光るタンパク質が合成された。この光は、内蔵された光ファイバー装置によって捉えられた。ラットの行動はすべてビデオカメラで記録された。

げっ歯類のドーパミン濃度は、その強度を変化させながら常に変化していました。濃度がわずかに上昇すると、ラットはわずかに飛び跳ねましたが、概ね落ち着いた様子でした。ドーパミンが急上昇すると、げっ歯類の行動は劇的に変化し、自発的かつ多様な行動をとるようになりました。ラットは立ち上がったり、首を振り回したり、無秩序に動き回ったりしました。興味深いことに、このような自発的な行動は、ドーパミンの急上昇が収まった後も数分間繰り返されました。このように、ドーパミン濃度の増加は動物にランダムな行動を促し、その後、まるで習慣を形成するかのように、行動を統合的に整えていく様子が観察されました。げっ歯類を例に挙げることで、神経細胞および神経回路レベルでのドーパミンの影響が行動にどのように反映されるかを示すことができました。

ドーパミンは、自発的な多様性に向けて行動を変化させ、同時に異なる方向に作用することでその多様性の個々の要素を固定することが判明しました。

この研究結果はネイチャー誌に掲載されている。