集団生活には明らかな利点があります。社会集団の一員として、人は他の人々と資源を共有し、捕食者からの保護を求め、効率的な方法で餌を得ることができます。 2020年に出版された論文では、 科学の進歩韓国科学技術研究院（KIST）脳科学研究所の神経科学者ジー・ヒョン・チェ氏とその学生であるジス・キム氏は、哺乳類の脳に対する集団生活や社会的行動の利点については、まだ解明されていない話がたくさんあると主張している。発見した。彼らの研究は、集団的な脳活動の測定とリアルタイム分析を可能にするLEDライトを備えたユニークな神経遠隔測定デバイスであるCBRAIN（Collective Brain Research Aided by Illumination Neural activity）を使用して行われました。

費用対効果スキームの下で個々の行動や姿勢を決定するために多くの実験が行われてきましたが、動物の集団が特定の社会的行動をどのように形成するかという問題は、神経科学コミュニティからの関心が高まっています。具体的な集団行動を生み出すために個人がどのように戦略を立てるかを理解することは、社会集団とその行動表現型を理解する上で中心となります。たとえば、最近の研究では、捕食が集団として調整された場合、捕食の試みが成功する際に捕食者に課せられる全体的なリスクが軽減されることがわかっています。

「自然界では、動物はいくつかの脅威に遭遇する可能性が高く、その際に集団として行​​動することが、集団のメンバー全員にとって有益ではない可能性があります」と主著者の Jee Hyun Choi 氏は説明します。 「確かに、緊密なクラスターを形成すると、一部のメンバーは捕食者を効果的に避けることが難しくなる可能性があります。私たちは、複雑な環境におけるグループから現れる行動表現型を表す集合的な脳活動を発見し、グループのメンバー間で特徴付けられる脳と行動のつながりを明らかにすることを目指しています。」

研究チームは、韓国のETRIのSung Q Lee氏と共同で、マウスの頭にフィットするエッジ照射型LEDを備えたワイヤレス記録デバイス「CBRAIN」を開発した。この小さなデバイスは、ストレスや不安などの感情的な刺激に非常に敏感であることが知られている脳領域である基底外側扁桃体（BLA）と呼ばれる扁桃体の特定のサブ領域から電圧信号を収集するために、皮質下の脳に埋め込まれました。神経活動のリアルタイム スキャン中にボード上の周波数固有のリズミカルな活動が発生すると、デバイス上の LED が点灯します。これらのリズミカルなイベントは、マウスのグループからの信号とともに受信機に送信されます。すべての実験が完了した後に信号を分析する他の神経記録装置とは対照的に、集合的な脳活動のライブレポートを生成する CBRAIN の機能は顕著です。

Choi氏と彼女のチームは、マウスの電極座標を確認し、ガンマバーストと呼ばれるガンマ周波数範囲で構成されるBLAの一時的な高速リズムを校正するための実験プロトコルを開発した。研究者らは、ネズミの大群がクモのようなロボットの攻撃を受けているときに、能動的および受動的に恐怖を表明する際のこの破裂現象を研究した。彼らはCBRAINを使用して、恐怖に基づく行動中のガンマバーストの発生が社会的状況に依存していることを観察しました。マウスは集団でロボットに遭遇するとガンマバーストの発生が少なく、自然界で行うのと同じように、集団でロボットを避けて防御した。

深層学習ツールによって計算された運動軌跡の事後分析により、凝集の形態がガンマ活動と相関していることが明らかになりました。クラスターの端にいたマウスはより高いガンマ活性を示しましたが、グループの内側にいたマウスはロボットが存在しない場合と同様のレベルのガンマ活性を示しました。 「扁桃体のガンマバーストの減少は、一緒にいることで生じる社会的緩衝効果を反映している可能性がある」と論文の筆頭著者であるジス・キム氏は述べた。 「しかし、最終的な結論に達するには、さまざまな生態学的状況や異なる人口構造での活動をテストする必要があります。」

新しく開発された技術と社会行動神経科学の見通しに関して、多くの神経科学者は楽観的です。 「CBRAINによって取得されたデータは、従来の神経記録と同じ方法で分析されますが、最初にデータを記録して検査する必要がなく、直接観察することで、特定の脳活動の機能を発見する自由度が高まります」とChoi氏は結論づけています。 「この研究は、グループ内の個人のリアルタイムのエッジライティング神経記録の有効性を強調する模範的な研究として機能し、脳と行動の瞬時のリンクにより、複雑な社会的行動の背後にある動機についての理解が広がると信じています。」

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