意思決定は聴覚皮質と前頭前皮質の間の反復ループを活性化する、一方通行ではない
皮質処理の古典的なモデルは階層的システムを説明する。感覚情報は一次感覚野から高次の連合野へと前方に流れ、そこで決定が計算される。7月8日にNature Communicationsに掲載された、Franco Giarrocco氏とBruno B. Averbeck氏（国立精神衛生研究所）による新しい研究は、この図式が不完全であることを示唆している。
空間的な聴覚意思決定課題を実行するマカクの一次聴覚皮質（A1）と背外側前頭前皮質（dlPFC）から1,199個のニューロンを同時記録することにより、研究者らは情報の流れに2つの根本的に異なるパターン、一方は一方向性、もう一方は動的な反復ループ、を発見した。
2種類の情報、2種類の流れ
マカクは空間的な位置を手がかりに与えられ、その位置で目標音を検出し、行動選択を行う必要があった。課題中、感覚情報（聴覚的手がかり）とサルの最終的な選択（どの音を目標と判断したか）はA1とdlPFCの両方のニューロンによって符号化されていたが、その符号化のタイミングと方向は劇的に異なっていた。
感覚情報に関して、サルが聞いたもの、その流れは古典的で率直だった。情報は手がかりの約130ミリ秒後にA1でピークに達し、一方向にdlPFCへと伝わった。これは階層的モデルによって予測されるフィードフォワード掃引である。
決定関連情報に関して、サルが選んだ音、パターンはまったく異なっていた。選択関連信号は手がかりの約340ミリ秒後にピークに達し、双方向の反復ループを活性化した。決定関連情報は最初にdlPFCに現れ、その後A1に逆方向に伝わり、その後再びdlPFCに戻った。流れは一方通行の中継ではなく、感覚領域と認知領域の間の双方向の交換だった。
これが意味すること
この発見は、一次感覚野を単に生の入力を処理して階層の上位に渡すだけの受動的な中継局とする従来の見方に挑戦する。ここでは、A1は意思決定プロセス自体に積極的に関与しており、前頭前皮質から選択関連信号を受け取り、処理された情報を送り返している。
「皮質は単にデータをはしごの上に渡すだけではない」とこのパターンは示唆する。「それはラウンドで会話し、生の音と計画や期待を混ぜ合わせている。」
背外側前頭前皮質はワーキングメモリー、ルールベースの行動、意思決定に重要であることが知られている。それが選択関連信号を一次感覚皮質に送り返すということは、脳の実行領域が孤立して決定を計算し、その結果を放送するのではなく、元の入力を受け取った感覚領域とリアルタイムで協議していることを示している。
方法論の強み
この研究では、A1とdlPFCの両方の皮質層に挿入された同時層状マルチコンタクトプローブ（「V-Trodes」）を使用した。これは技術的に要求の厳しい設定であり、チームは別々の記録から接続性を推測するのではなく、2つの領域間の情報のタイミングと方向の流れを直接比較することができた。分析には、PCAによる集団軌跡分析、SVMデコーディング、領域間予測、有向情報フロー分析が含まれていた。
この研究はNIMHのイントラミューラルリサーチプログラム（助成金ZIA MH002928）によって支援され、NIHの神経心理学研究所の努力を代表するものである。
出典:
1. Giarrocco, F. & Averbeck, B.B. 「Neuronal dynamics, timing, and flow of sensory and choice-related information in auditory-prefrontal circuitry」 Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75349-2
2. 国立精神衛生研究所、NIH、メリーランド州ベセスダ、神経心理学研究所
雅子 訳