What investigating neural pathways can reveal about mental health | Kay M. Tye

Transcriber: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta

翻訳: Akiko Kawagoe 校正: Masaki Yanagishita

I'm going to start by saying something you think you know to be true.

誰もが真実だと分かっている つもりでいることからお話しします

Your brain creates all facets of your mind.

脳が心のあらゆる面を 作っているということです

So then why do we treat mental and physical illnesses

では なぜ私たちは 精神と身体の病気を こうも違うように扱うのでしょうか？

so differently,

心は脳からきていると 知っているというのに

if we think we know that the mind comes from the brain?

As a neuroscientist, I'm often told

神経科学者である私は

that I'm not allowed to study how internal states

不安、欲望、孤独などの 内面の状態を

like anxiety or craving or loneliness

脳がどう表現するのかは

研究すべきでないと よく言われます

are represented by the brain,

and so I decided to set out and do exactly that.

そこで私は まさにその研究に 着手することに決めました

My research program is designed to understand the mind

私の研究計画では 心を理解するために

by investigating brain circuits.

脳の回路を研究します

Specifically, how does our brain give rise to emotion.

特に 脳が感情を どのように引き起こすかです

It's really hard to study feelings and emotions,

感覚や感情を研究するのは 本当に難しいです

because you can't measure them.

測ることができないですから

Behavior is still the best and only window

「行動」は 今でも

他人の感情体験を知る 最善かつ唯一の手掛かりです

into the emotional experience of another.

For both animals and people,

動物でも人でも

yes, self-report is a behavioral output.

自己報告となるのは 行動の表出です

Motivated behaviors fall into two general classes:

動機付けられた行動は 一般的に２種類に分類されます

seeking pleasure and avoiding pain.

「快を求める」か 「苦痛を避ける」かです

The ability to approach things that are good for you

自分にとって 良いものに近づく能力と

and avoid things that are bad for you

悪いものを避ける能力は

生存のために必須です

is fundamental to survival.

And in our modern-day society,

そして現代社会においては

trouble telling the difference can be labeled as a mental illness.

両者の区別が難しい場合は 精神疾患と分類されます

If I was having car trouble,

もし車の調子が悪くて

and I took my car to the mechanic,

修理に持って行ったら

the first thing they do is look under the hood.

修理工が最初にすることは ボンネットを開けて見ることです

But with mental health research,

でも メンタルヘルスの研究では

ボタンを押して ボンネットを開ける というわけにはいきません

you can't just pop open the hood with the press of a button.

So this is why we do experiments on animals.

だから私たちは 動物で実験するわけです

Specifically, in my lab, mice.

私の実験室ではマウスを使います

To understand the brain, well, we need to study brains.

脳を理解するためには 脳を研究する必要があります

And for the first time, we actually can.

そして私たちは初めて 実際に

We can pop open the hood.

ボンネットを開け

We can look inside

内部を見て

and do an experiment and see what comes out.

実験をして 何が起こるかを 見られるようになりました

Technology has opened new windows into the black box that is our minds.

テクノロジーが 私たちの心という ブラックボックスに新たな扉を開いたのです

The development of optogenetic tools

光遺伝学ツールの開発によって

has allowed us unprecedented control over specific neurons in the brain

脳内にある特定の神経細胞や それらが 電気信号を発して互いに通信する方法を

and how they talk to each other by firing electrical signals.

かつてないレベルで 制御できるようになりました

We can genetically engineer neurons to be light sensitive

神経細胞が光を感知するよう 遺伝子操作することで

and then use light to control how neurons fire.

光を使って 神経細胞の発火を制御できます

This can change an animal's behavior,

これが動物の行動を変え

giving us insight into what that neural circuit can do.

その神経回路にできることは何か 知るための手掛かりとなります

Want to know how scientists figure this out?

科学者がどうやっているのか 知りたいですか？

Scientists developed optogenetic tools by borrowing knowledge

科学者たちは 光遺伝学ツールを開発する際に

from other basic science fields.

他の基礎科学分野の知識を借りました

Algae are single-celled organisms that have evolved to swim towards light.

藻類は単細胞生物で 光に向かって泳ぐよう進化しました

And when blue light shines onto the eyespot of an algae cell,

青い光で 藻類の細胞の眼点を照らすと

a channel opens, sending an electrical signal

チャネルが開き 電気信号が送られ

that makes little flagella flap

小さな鞭毛を動かして

and propels the algae towards sunlight.

藻類は 光に向かって前進します

If we clone this light-sensitive part of the algae

この藻類の光を感知する部分の クローンを作り

and then add it to neurons through genetic modification,

遺伝子操作で それを神経細胞に加えると

we can make neurons light-sensitive, too.

私たちでも 光を感知する 神経細胞が作れます

Except, with neurons,

ただし 神経細胞では

when we shine light down an optical fiber deep into the brain,

脳の奥深くに差し込んだ 光ファイバーで照らすと

we change how they send electrical signals to other neurons in the brain

脳内にある別の神経細胞に 電気信号を送る方法が変わり

and thus change the animal's behavior.

それにより動物の行動が 変化します

With the help of my colleagues,

同僚の協力を得て

I pioneered the use of optogenetic tools

私は 光遺伝学ツールの 使用法を開拓し

to selectively target neurons that are living in point A,

A地点にある神経細胞だけを 選択的に標的にして

sending messages down wires aimed at point B,

その神経線維を介して B地点に情報を送らせながら―

leaving neighboring neurons going other places unaffected.

他の部分に連絡する周囲の神経細胞には 影響を及ぼさないようにしました

This approach allowed us to test the function of each wire

この手法によって 私たちは 煩雑な脳内で

個々の神経経路の機能を テストできるようになりました

within the tangled mess that is our brain.

A brain region called the amygdala

扁桃体と呼ばれる脳の領域は

has long been thought to be important for emotion,

長い間 感情にとって重要な部位だと 考えられてきました

and my laboratory discovered

私の実験室では

that the amygdala resembles a fork in the road

扁桃体が道路の分岐点に 似ていることを発見しました

where activating one path can drive positive emotion and approach,

ある経路を活性化すると ポジティブな感情と 接近行動が起き

and activating another path can drive negative emotion and avoidance.

別の経路を活性化すると ネガティブな感情と 回避行動が起きます

I'm going to show you a couple of examples --

いくつか例をお見せしましょう

a taste of raw data --

生のデータですよ

of how we can use optogenetics to target specific neurons in the brain

光遺伝学手法を使って 特定の脳神経細胞を標的にすることで

and get very specific changes in behavior.

特異的な（特有の）行動変化を いかに引き起こせるものか

Anxiety patients have abnormal communication

不安障害の患者は 扁桃体にある２つの部位間の伝達に

between two parts of the amygdala,

異常が見られます

but in people, it's hard to know if this abnormality is cause or effect

しかし人間の場合 この異常が 病気の原因なのか結果なのかが

of the disease.

分かりづらいのです

We can use optogenetics to target the same pathway in a mouse,

光遺伝学を使えば マウスで 同じ回路を標的にし

何が起きるかを観察できます

and see what happens.

So this is the elevated plus maze.

これは高架式十字迷路です

It's a widely used anxiety test

不安の測定に広く使われていて

that measures the amount of time

マウスが 壁のある 安全な道にいる時間と

that the mouse spends in the safety of the closed arms

壁のない開けた道で探索をする 時間の長さを

relative to exploring the open arms.

比較します

マウスは 自分たちの巣穴のような 閉ざされた空間を好むよう

Mice have evolved to prefer enclosed spaces,

like the safety of their burrows,

進化してきましたが

but to find food, water, mates,

餌や水、配偶者を見つけるには

they need to go out into the open

外に出て行く必要があり

where they're more vulnerable to predatory threats.

そこでは捕食の危険にさらされます

So I'm sitting in the background here,

さて 私は目立たない所に座って

and I'm about to flip the switch.

スイッチを入れます

And now, when I flip the switch and turn the light on,

今 光ファイバーの ライトが点きました

you can see the mouse begins to explore the open arms of the maze more.

壁のない開けた道をマウスが 大いに探索し始めました

And in contrast to drug treatments for anxiety,

不安障害の薬物療法とは違って

there's no sedation, no locomotor impairment,

鎮静作用や運動障害はなく

just coordinated, natural-looking exploration.

スムーズな 自然に見える 探索行動があるだけです

So not only is the effect almost immediate,

効果が ほぼ瞬時に 現れるだけでなく

but there are no detectable side effects.

副作用も見られません

Now, when I flip the switch off,

さて スイッチを切ると

you can see that the mouse goes back to its normal brain function

脳が通常の機能に戻り

and back to its corner.

マウスは隅に戻ります

When I was in the lab and I was taking these data,

実験室で このデータを取っていた時

I was all by myself, and I was so excited.

私１人だったのですが とても興奮しました

I was so excited, I did one of these quiet screams.

あまりに興奮して 声に出さずに叫んだものです

(Silently) Aah!

（小声）やったー！

(Laughter)

（笑）

Why was I so excited?

なぜそんなに興奮したのか？

I mean, yeah, theoretically, I knew that the brain controlled the mind,

もちろん理論的には 脳が心を制御すると知っていましたが

but to flip the switch with my hand

自分の手で入れた スイッチによって

and see the mouse change its behavioral state

マウスの行動様式の変化が こんなにも素早く起き

so rapidly and so reversibly,

そして元に戻るのを見て

it was really the first time that I truly believed it.

本当に初めて 心から信じることができたのです

Since that first breakthrough,

この最初の大発見以降

there have been a number of other discoveries.

他にも多くの発見がありました

Finding specific neural circuits that can elicit dramatic changes

動物の行動に 劇的な変化を引き起こす

特定の神経回路を発見しました

in animal behavior.

Here's another example: compulsive overeating.

別の例を見ましょう 強迫的過食症です

We can eat for two reasons.

私たちが食べるのは ２つの理由からです

Seeking pleasure, like tasty food,

美味しいものを食べるというような 快を求めるため

or avoiding pain, like being hungry.

それから 空腹のような 苦痛を避けるためです

How can we find a treatment for compulsive overeating

生存に必要な 空腹による摂食行動を乱すことなく

without messing up the hunger-driven feeding

強迫的過食症を治療する方法は

that we need to survive?

どうすれば 見つかるでしょうか

The first step is to understand

まず初めに理解すべきことは

how the brain gives rise to feeding behavior.

脳が摂食行動を どのように引き起こすかです

This fully-fed mouse is just exploring a space

この満腹のマウスは

食べ物が全くない空間を 探索しています

completely devoid of any food.

Here we're using optogenetics to target neurons living in the hypothalamus,

ここで光遺伝学を使って 標的にしているのは

中脳に向けて情報を送る 視床下部にある神経細胞です

sending messages down wires aimed at the midbrain.

When I turn the light on, right here,

ライトを点けると ちょうどここですが

you can see that the mouse immediately begins licking the floor.

マウスが すぐに床を舐め始めました

(Laughter)

（笑）

This seemingly frenzied behavior

一見奇妙なこの行動が

is about to escalate into something I find really incredible.

本当にビックリするようなことに なります

It's kind of trippy, actually.

ちょっと幻覚みたいですよ

Ready?

いいですか？

It's right here.

ほら ここです

See, he picks up his hands as if he is eating a piece of food,

まるで食べているかのように 手を口に持っていきますが

but there's nothing there, he's not holding anything.

そこには何もないんです マウスは何も持っていません

So this circuit is sufficient to drive feeding behavior

つまり摂食行動を引き起こすには この回路が働きさえすれば十分なのです

in the absence of hunger,

空腹でなくても

even in the absence of food.

食べ物がない場合さえもです

I can't know for sure how this mouse is feeling,

このマウスがどう感じているかは 分かりようがありませんが

but I speculate these neurons drive craving

この経路を刺激した際に 引き出された行動からすると

based on the behaviors we elicit when we target this pathway.

これらの神経細胞が 渇望を駆り立てているのでしょう

Turn the light back off --

ライトを消すと

animal's back to normal.

マウスは普通に戻りました

When we silence this pathway,

この経路を鎮めれば

we can suppress and reduce compulsive overeating

空腹による摂食行動は変えずに

without altering hunger-driven feeding.

強迫的過食症を抑制できます

What did you take away from these two videos

今お見せした２本の動画から

that I just showed you?

何が得られましたか？

That making a very specific change to neural circuits in the brain

脳の神経回路に 特別な変更を加えることで

can have specific changes to behavior.

特異的な行動変化を 引き起こせるということ

That every conscious experience that we have

私たちの意識的な経験はどれも

脳内の細胞に支配されている ということです

is governed by cells in our brain.

I am the daughter of a physicist and a biologist,

私は物理学者と生物学者の娘で

who literally met on the boat coming to America

両親は アメリカへ留学する

in pursuit of an education.

船の中で出会いました

So naturally,

だから科学者になるのは当然で

since there was "no pressure" to be a scientist ...

プレッシャーなんて ございませんでしたとも…

(Laughter)

（笑）

as a college student,

大学生の頃

I had to decide whether I wanted to focus on psychology, the study of the mind,

心を研究する心理学か 脳を研究する神経科学かを

or neuroscience, the study of the brain.

選ばなくてはなりませんでした

And I chose neuroscience,

そして私は神経科学を選びました

because I wanted to understand how the mind is born

生物学的な組織から どのようにして心が生まれるかを

out of biological tissue.

知りたかったからです

But really, I've come full circle to do both.

でも結局 一巡りして 両方を研究しています

And now my research program

今の私の研究計画は

bridges the gap between the mind and the brain.

心と脳のギャップを埋めることです

Research from my laboratory

私の実験室の研究が示唆するのは

suggests that we can begin to tie specific neural circuits

特定の神経回路と感情状態とを 結び付けていけるということです

to emotional states.

And we have found a number of circuits

そして私たちは 不安関連行動や 強迫的過食症

that control anxiety-related behavior,

compulsive overeating,

社会的相互作用、回避

social interaction, avoidance

その他 内なる感情状態を 反映し得る多種多様な

and many other types of motivated behaviors

that may reflect internal emotional states.

動機付けされた行動を制御する 回路を発見しています

We used to think of functions of the mind as being defined by brain regions.

私たちは 脳のそれぞれの領域が 心のそれぞれの働きを定義すると考えてきました

But my work shows that within a given brain region,

しかし私の研究で 脳の特定の領域内には

there are many different neurons doing different things.

多様な働きをする多様な神経細胞があると 明らかになりました

And these functions are partly defined by the paths they take.

そして心の働きは ある部分 神経細胞が接続している経路で決まるのです

Here's a metaphor to help illustrate

これらの発見が 私たちの脳についての 考え方をどう変えるか

how these discoveries change the way that we think about the brain.

比喩を使って説明しましょう

Let's say that the brain is analogous to the world

脳は世界のようなもので

and that neurons are analogous to people.

神経細胞は人々のようなものです

And we want to understand how information is transmitted across the planet.

情報が世界中でどう伝達されるかを 私たちは理解したいと思います

Sure, it's useful to know

もちろん 人々が言っていることを 記録する時に

where a given person is located when recording what they're saying.

その人がどこにいるか知るのは 有益です

But I would argue that it's equally important

でも 同じように重要なのは

to know who this person is talking to,

その人が誰に向かって話しているのか

who is listening

誰が聞いているのか

and how the people listening respond to the information that they receive.

そして聞いている人々が 受け取った情報にどう反応するかです

The current state of mental health treatment

精神疾患治療の現状は

is essentially a strategy of trial and error.

基本的には 試行錯誤の戦略です

And it is not working.

でも うまくいっていません

The development of new drug therapies for mental health disorders

精神疾患に対する 新しい薬物治療の開発は

has hit a brick wall,

壁にぶち当たっており

with scarcely any real progress since the 1950s.

1950年代以降 ほとんど進展がありません

So what does the future hold?

では 未来はどうなるのでしょうか？

In the near future,

私は 近い将来

I expect to see a mental health treatment revolution,

脳内の特定の神経回路に 焦点を当てた

where we focus on specific neural circuits in the brain.

精神疾患治療の革命が起きると 予測しています

Diagnoses will be made based on both behavioral symptoms

診断は 行動症状と 測定可能な脳の活動の

and measurable brain activity.

両方から行われるでしょう

Further in the future,

もっと先の将来には

by combining our ability to make acute changes to the brain

脳を一時的に変化させて 行動を短時間のうちに変える力と

and get acute changes to behavior

with our knowledge of synaptic plasticity to make more permanent changes,

より永続的な変化を起こす シナプス可塑性に関する知識を組み合わせ

we could push the brain into a state of fixing itself

神経回路を再プログラムすることで

by reprogramming neural circuits.

脳が自己修復できるようになるでしょう

Exposure therapy at the circuit level.

神経回路レベルでの暴露療法です

Once we switch the brain into a state of self-healing,

自己治癒の状態になるよう 脳のスイッチを入れたら

this could potentially have long-lasting effects

副作用なしに 長期的な効果が

with no side effects.

得られるかもしれません

I can envision a future where neural circuit reprogramming

私が想像する未来では 神経回路の再プログラミングによって

represents a potential cure, not just a treatment.

治療だけでなく 完治できるのです

OK, but what about right now?

では 今はどうでしょう？

If from this very moment forward,

まさにこの瞬間から

each and every one of you left this talk

皆さんひとりひとりが このトークを聞いて

and truly believed that the mind comes entirely from cells in your brain,

心は完全に脳の細胞から来ると 本当に信じれば

then we could immediately get rid of negative perceptions and stigmas

多くの人にとって 必要なメンタルヘルス支援を受ける妨げとなる

that prevent so many people

否定的な認識と恥の意識を

from getting the mental health support that they need.

即座に取り除くことが できるでしょう

Mental health professionals,

メンタルヘルスの専門家はいつも

we're always thinking about what's the next new treatment.

次の治療法は何かと 考えています

But before we can apply new treatments,

しかし 新しい治療法を採用する前に

we need people to feel comfortable seeking them.

人々が治療を求めることに 抵抗を感じない必要があります

Imagine how dramatically we could reduce the rates of suicides

メンタルヘルス支援を必要とする全ての人が 実際に支援を受けることができたら

自殺や学校での銃乱射事件を

and school shootings

if everyone who needed mental health support actually got it.

どれほど劇的に減らせるか 想像してみてください

When we truly understand exactly how the mind comes from the brain,

心が脳からどのように来ているのかを 正しく本当に理解すれば

we will improve the lives of everyone

生涯の間に精神疾患にかかる 全ての人々

who will have a mental illness in their lifetime --

つまり人口の半分の人々の 生活が改善し

half the population --

as well as everyone else with whom they share the world.

彼らと共に生きる 他の全ての人々の 生活も改善するでしょう

Thank you.

ありがとうございました

(Applause)

（拍手）