予想外の出来事に直面した際に瞳孔が拡大するのは、脳が新たな情報に対応するため、内部状態を素早く切り替える過程と結び付いている可能性がある。Brown Universityの研究チームは、この反応が単なる「驚き」ではなく、学習や行動調整を促すシグナルになっている可能性を示した。

米オンラインメディアのGIGAZINEが先日付で伝えた。研究チームは、予測に反する刺激を受けたときの瞳孔の変化と脳活動の関係を調べた。

実験では、2つの条件を比較した。1つは、似た系統の色が続いた後に別の系統へ切り替わる「変化点条件」。もう1つは、同じ系統の流れの途中で一度だけ別の色が現れ、その後に元のパターンへ戻る「オッドボール条件」だ。

その結果、参加者は予測と異なる色を見た際に瞳孔が拡大し、脳波の特定パターンも強まった。あわせてノルアドレナリンの急増も確認され、研究チームは、脳が新たな情報を取り込むために内部状態を迅速に調整しているとみている。

こうした反応には、青斑核の活性化が関わっている可能性があるという。予期しない出来事に遭遇すると青斑核が活性化し、神経伝達物質のノルアドレナリンが放出される。ノルアドレナリンは、脅威に立ち向かう、あるいは回避する反応に関与し、複数のニューロンの活動を促して覚醒水準を高める役割を担う。

研究チームは、瞳孔の拡大を、こうした脳内のリセットに伴う副次的な反応と位置付けた。参加者自身は、瞳孔や脳活動の変化を自覚していなかったという。

一方で、この切り替え反応が常に学習効果を高めるわけではなかった。変化が頻繁に起きる環境では、新しい情報からより多くを学ぶ方が有利だったのに対し、安定した環境では、脳はより慎重に反応し、偶発的な刺激に過度に左右されなかった。驚きへの反応は一律ではなく、周囲の環境がどれだけ安定しているか、あるいは変動しているかに応じて調整されることを示している。

今回の研究は、ノルアドレナリンが分泌される理由について、新たな視点を示した点に意義がある。瞳孔の変化は、脳が予測誤差を処理し、次の行動戦略を調整する過程を外から観察できるシグナルとして活用できる可能性がある。