ヒトを含む動物の生存にとって、価値ある物を手に入れることは最も重要な行動の一つです。そして、同じ物であっても、動物にとっての価値は物が置かれた環境や状況によって変化します。動物はその価値を、経験や学習に基づいて適切に判断しているのです。では、どのようなメカニズムで私たちは物の価値を学習しているのでしょうか。これまでは、特定の刺激を受けた時の反応によって得られた報酬から、脳は物の価値を学習すると考えられてきました。しかし、この学習メカニズムでは、物が置かれた環境の情報は考慮されておらず、どのようにして動物が環境に応じて物の価値判断を変化させているかを説明することはできませんでした。
本研究では、物が置かれた環境を判断する際の重要な手掛かりとなる「背景」に着目し、サルを使った実験で、その学習メカニズムを探りました。その結果、脳の深部にある「線条体尾部」と呼ばれる領域で、背景情報と物体の価値情報が統合されることによって、環境ごとにどの物体の価値が高いかを学習していることを発見しました。
具体的には、サルに対し、背景画像の中に提示される二つの物体（フラクタル図形）から一つを選択する行動課題を訓練しました。そして、その課題を行っているときに、線条体尾部にある２種類の神経細胞（投射ニューロンと介在ニューロン）の活動を調べました。この課題では、同じ物体でも背景によって得られる報酬（リンゴジュース）の量が変化するため、サルは背景に応じて選択する物体を変化させます。実験の結果、投射ニューロンは背景によって変化する物体の価値情報を、介在ニューロンは背景の情報を保持していることが明らかになりました。また、薬を用いて、線条体尾部の介在ニューロンの働きを一時的に抑制すると、新たな背景と物体価値の学習が阻害されました。介在ニューロンは投射ニューロンを抑制していることから、以上の結果は、介在ニューロンの持つ信号が背景ごとに投射ニューロンの持つ物体価値の信号を変化させることで、背景によって異なった物体の価値情報が作り出されていることを示しています。
本研究は、介在ニューロンが環境に応じた物の価値の学習をコントロールするという、これまで知られていなかった神経メカニズムの存在を示唆しています。また、ハンチントン病やトゥレット障害といった病気では、線条体の介在ニューロンが減少していることがわかっており、本研究の結果はこれらの病態の解明を促進することが期待されます。