「瞬目反射条件づけ」の版間の差分

英語名: eyeblink conditioning 仏: conditionnement du clignement de paupières

 

　瞬目反射条件づけ（eyeblink classical conditioning; EBCC、EBC）は、[[古典的条件づけ]]（[[パブロフ型条件づけ]]）の一種であり、[[記憶]]・[[学習]]の基盤となる神経構造や機構を研究するための行動課題として長年実験心理学や神経生理学の分野で利用されてきた。

 

　また、[[マウス]]、[[ラット]]、[[モルモット]]、[[ネコ]]、[[サル]]、そしてヒトにいたるまで多様な[[ほ乳類]]種を実験動物種としてその学習メカニズムが研究されてきたことも本学習の特徴的な点である（歴史的に最も集中的に調べられてきた動物種はウサギである。また特殊な標本を利用して、[[カメ]]などの非ほ乳類での研究例も存在する) <ref>''' D S Woodruff-Pak, J E Steinmetz '''<br> Eyeblink Classical Conditioning, Volume 1: Applications in Human<br>'' Kluwer Academic Publishers（Boston）'':2000</ref><ref>''' D S Woodruff-Pak, J E Steinmetz '''<br> Eyeblink Classical Conditioning, Volume 2: Animal Models <br>'' Kluwer Academic Publishers（Boston）'':2000</ref><ref name=ref4><pubmed> 26068663 </pubmed></ref>。

　後述する遅延課題の場合、その学習の[[記憶痕跡]]の場が、主に[[小脳]]にあることから、とりわけ神経科学の分野で小脳依存性学習もしくは[[運動学習]]としてよく分類・記述される。小脳が記憶形成の場であるとの論拠は、主に実験動物の脳損傷実験と小脳疾患患者の臨床例よりもたらされた<ref name=ref5><pubmed> 6701513 </pubmed></ref><ref name=ref6><pubmed> 8493536 </pubmed></ref>。また多くのニューラルネットワークモデルによっても瞬目反射条件づけの小脳理論が構築され、行動実験の結果との擦り合わせが図られている。

　もっとも初期の瞬目反射条件づけの現象についての報告はヒトを対象としたもので、1922年の文献まで遡れる<ref>'''H Cason'''<br> The conditioned eyelid reaction <br>'' J. Exp. Psychol. 5(3); 153-196.'':1922</ref>。その後、心理学における行動主義の台頭に相まって、多くの重要な心理学的知見が、この瞬目反射条件づけを利用して発見された。例えば、[[ハンフリーズ効果]]、すなわち、連続強化よりも部分強化で条件づけられた行動の方が、消去抵抗が強くなるという現象は、瞬目反射条件づけを用いて発見されたものである<ref>'''L G Humphreys'''<br> The effect of random alteration of reinforcement on the acquisition and extinction of conditioned eyeblink reactions <br>'' J. Exp. Psychol. 25(2); 141-158.'':1939</ref>（ちなみに、この効果の発見により、瞬目反射条件づけの実験では通常CSとUSの対提示だけではなく10回に１回程度CSのみ、あるいはさらにUSのみの試行を組み合わせて行うことが多い）。

　60年代、[[wikipedia:Isidore Gormezano:|Isidore Gormezano]]によりウサギに対してこの連合学習が導入されて以降は、数多くの実験動物を用いた生理・心理学的研究が実施された<ref name=ref9><pubmed> 14168641 </pubmed></ref>。

　我が国においても、主にヒトを用いた瞬目反射条件づけの心理学的研究が盛んに行われていた時期がある<ref name=ref10>'''山田冨美雄'''<br>瞬目反射の先行刺激効果：その心理学的意義と応用<br>''多賀出版（東京）'':1993</ref>。1980年代後半になり、[[wikipedia:Ronald W. Stanton|Ronald W. Stanton]]によって、発達・加齢と学習との相関を調べる目的で、ラットに対して非拘束下での瞬目反射条件づけを可能とする手技が開発された<ref><pubmed> 3166733</pubmed></ref>。これは、上瞼の裏側に4本の電極を埋め込み、そのうち2本を眼輪筋の筋電図の取得、残る2本をUSとしての電気刺激に用いるものである（図1）。90年代に入ると、この方法論が[[ノックアウトマウス]]にそのまま適応され、瞬目反射条件づけの[[行動遺伝学]]が開始された<ref name=ref12><pubmed> 7954803 </pubmed></ref>。特に、小脳の[[シナプス可塑性]]である長期抑圧（Long-term depression; LTD）（後述）と[[瞬目反射条件づけ遅延課題]]との関係性が集中的に調べられることになる<ref name=ref12 />。こうした行動遺伝学的研究によって、[[代謝型グルタミン酸受容体1型]]（[[mGluR1]]）、[[PKCγ]]、[[GluRδ2]]、[[内在性カンナビノイド受容体CB1]]など多くの分子が小脳LTDと瞬目反射条件づけ遅延課題の双方に必要であることが明らかとなり、前庭動眼反射と同様、瞬目反射条件づけにおいても、LTDが記憶形成の神経基盤であるとの「小脳LTD仮説（後述）」が90年代後半には説得力をもって醸成されていった。

== CSとUSの時間関係 ==

[[ファイル:Ykishimoto_fig_2.jpg|サムネイル|300px|右|'''図2. 瞬目反射条件づけの遅延課題と痕跡課題におけるCSとUSの時間的関係'''<br>(A) 遅延課題におけるCSとUSの時間的関係<BR>(B) 痕跡課題におけるCSとUSの時間的関係。遅延課題と痕跡課題の違いは、前者ではCSとUSの時間的重なりがあるのに対し、後者ではCSとUSの間に空白時間（痕跡間隔）が存在することである。CSとUSの長さや刺激間隔は、実験動物種や実験の用途によって変化する。遅延課題が一般的に小脳依存性の運動学習として記述されるのに対し、痕跡課題は、その痕跡間隔が十分に長い場合、海馬依存性の課題になることが知られている。]]

　前述したように、瞬目反射条件づけではUSの開始前にCSが提示されるが、この学習には、主に両刺激の時間特性の違いによって、[[遅延（delay）課題]]と[[痕跡（trace）課題]]の2種類の行動パラダイムが存在する（図2）。遅延課題は、CSとUSに時間的な重なりがあり、かつ同時に終了するようなパラダイムである（図2A）。一方、痕跡課題では、CSが終了してからUSが提示される。言いかえれば、痕跡課題では、CSとUSの間に無刺激の期間（痕跡間隔）が挿入される（図2B）。両課題ともその記憶獲得に小脳が必要であるが、痕跡課題においては、その痕跡間隔が十分に大きい場合、記憶の獲得に小脳に加えて海馬が必須となる。例えば、ウサギやマウスでは痕跡間隔が500 ms以上の場合、ラットでは250 ms以上の場合、痕跡課題が海馬依存性学習になることが示されている<ref name=ref16 /><ref><pubmed> 2346619 </pubmed></ref><ref><pubmed> 10512579 </pubmed></ref>。なお、遅延課題の場合、海馬を除去しても学習は成立するが、海馬ニューロンの活動を電気的に、あるいはスコポラミンの投与などで薬理学的に撹乱させると、CRの獲得が遅くなることが知られている<ref><pubmed> 6836277 </pubmed></ref>。従って、遅延課題の成立に海馬は不要であるものの、海馬の異常は遅延課題に影響を与えるという意味において両者は関連性を持っているわけである。実際70年代までは、遅延課題を対象とした研究でも、小脳より海馬ニューロン活動との関連が興味の中心とされていた。小脳と遅延課題との関係が実験的に検討され始めたのは80年代になってからである。ところで、小脳は痕跡課題においても必要であると先述したが、[[小脳皮質]]のシナプス可塑性に障害を持つノックアウトマウスや小脳皮質の唯一の出力細胞である[[プルキンエ細胞]]（PC）が消失した''pcd''（Purkinje cell deficient）マウスでは、痕跡課題の学習能力が正常に保たれていることが発見されてから、痕跡課題には小脳皮質は必須ではないという同意が得られつつある<ref><pubmed> 19931625 </pubmed></ref><ref><pubmed> 11285022 </pubmed></ref>。つまり、[[小脳核]]は、遅延、痕跡両課題に必須であるものの、小脳皮質は遅延課題のみで重要な役割を担っている可能性がある。

# [[自閉症]]スペクトラムと診断された小児では、痕跡課題のCRは正常であるが、遅延課題におけるCRの潜時が有意に早くなっていた<ref><pubmed> 23769889 </pubmed></ref>。