扁桃体：脳はどのようにして恐怖を作り出すのか

1980年代初頭、ニューヨーク大学神経科学センターの地下実験室で、一匹のスプラーグ・ドーリー系ラットが小さな囲いの中、ステンレス鋼の格子状の床に座っている。スピーカーが短い音を鳴らす。そのわずか数分の一秒後、半ミリアンペアの電流が動物の足の下の格子を流れる。ラットは凍りつき、全身の筋肉を硬直させたまま動かず、ストップウォッチが動き出す。この光景は何千回もの試行を通じて繰り返され、その一つひとつが、丁寧に病変を作られたラットの脳の顕微鏡標本へと最終的に対応づけられていく。

これらの実験を率いていた男、ジョセフ・ルドゥーは、単にラットにびくつくことを教えていたのではない。彼は耳から内側へと信号をたどり、無意味な音が脅威へと変わるその正確な地点を探していた。その収束点は、側頭葉の奥深くにある小さなアーモンド形の構造であることがわかった。本稿は、これらの実験が答えを出した問いを追っていく。何かがあなたを怖がらせるとき、脳は何をしていて、それはどこなのか。

側頭葉を開いた1937年の偶然

物語はルドゥーから始まるのではない。それは1937年、ハインリヒ・クリューヴァーとポール・ビューシーがシカゴ大学で、アカゲザルの両側の側頭葉を外科的に切除したときに始まる。彼らが観察したのは、奇妙でありながら驚くほど一貫した一連の変化であり、それはのちにクリューヴァー・ビューシー症候群として知られるようになった。動物たちはヘビや自分を扱う人間に対する正常な恐怖を失い、それまで自分を怯えさせていた物に近づいていき、手の届くものは何でも口に入れ、不適切な物に対して交尾を試み、過剰に食べた。

Archives of Neurology and Psychiatry 誌に発表されたこの報告は、情動評価における側頭葉の役割を示す教科書的な指標となった。クリューヴァーとビューシーは広い領域を切除していたため、どの組織がもっとも重要なのかをまだ言うことはできなかったが、この症候群は一つのことを紛れもなく明らかにした。内側側頭葉のどこかに、ある刺激が恐怖に値するのか無関心に値するのかを決定する仕組みが存在するということだ。1956年までに、ローレンス・ワイスクランツは標的を絞り込み、クリューヴァーとビューシーが記述した変化の背後にある中核的な構造として、扁桃体そのものを特定した。アーモンドが同定されたのである。

明確な分業を持つアーモンド形のかたまり

扁桃体は単一のかたまりではなく、約12個の異なる神経核から成る集まりで、おおよそ2センチメートルの大きさを持ち、内側側頭葉の海馬のすぐ前に位置している。その名は、形にちなんでアーモンドを意味するギリシャ語に由来する。単に名づけるだけでなく理解するうえで役立つのは、その神経核が恐怖の仕事を、玄関口、奥の事務室、そして搬出口へと分業している点だ。

外側核は主たる感覚入力の窓口であり、外界についての情報が入ってくる玄関口である。基底核はその後ろに位置し、皮質的な文脈、すなわち刺激が実際には何であり、どのような状況で起きているのかという、より豊かでより遅い情報を統合する。中心核は出力の窓口であり、扁桃体の決定が身体へと送り出される搬出口である。このように構造を理解することで、私たちは恐ろしい音を、特定の組織を通って動いていく物理的な信号として追うことができる。音が着地する外側核から、それに意味が与えられる基底核を経て、それが激しく打つ心臓と凍りついた身体になる中心核へと。

ある音はどのようにして脅威になったのか

ルドゥーの中心的な道具は、パブロフ型恐怖条件づけであり、これは単純であると同時に強力な手続きである。彼の聴覚パラダイムでは、中性的な音が条件刺激として働き、短く穏やかな足への電撃が無条件刺激として働く。最初のうち、音は何も意味せずラットはそれを無視するが、音と電撃をほんの数回対呈示しただけで、音だけで動物を凍りつかせるのに十分になる。パブロフ型恐怖条件づけとはまさにこれである。中性的な条件刺激と嫌悪的な無条件刺激を、中性的なほうがそれ単独で防御反応を引き起こすようになるまで対にすることだ。すくみは、ラットの種特異的な防御であり、捕食者が近くにいるかもしれず、動くことが致命的になりうるときに、小さな哺乳類が見せる反応である。

ルドゥーの研究計画の天才性は、条件づけそのものにあったのではない。それはパブロフの伝統が長らく確立していたものだ。彼の天才性は、その後に続いた解剖にあった。耳から脳への経路に沿った各中継点を順番に病変化し、それからラットがなお音を恐れることを学習できるかどうかを調べることで、彼のグループは信号が絶対に通過しなければならない構造がどれかを突き止めた。彼らは聴覚皮質、つまりどんな音であれ理解されるために不可欠だと思いたくなる領域を取り除くことができたが、それでもラットは音に対して凍りつくことを学習した。彼らが取り除けなかったのは外側扁桃体だった。そこに病変を作ると、恐怖条件づけは成立しなかった。1986年に報告されたこの解離は、扁桃体を条件づけられた脅威の収束点として、音と電撃が学習された危険へと結びつけられる場所として位置づけた。

耳からアーモンドへの二つの道

聴覚皮質が不可欠ではないという発見は、ルドゥーを情動神経科学におけるもっとも影響力のある考えの一つへと導いた。すなわち、恐ろしい刺激は二つの異なる経路を通って、二つの異なる速度で扁桃体に到達するというものであり、彼はこれを低い道と高い道と呼んだ。

低い道は速くて粗い。それは脳の感覚中継地点である聴覚視床から直接、外側扁桃体へとまっすぐ走り、皮質をまったく経由しない。ラットではこれにおよそ12ミリ秒かかり、刺激が何であるかを皮質が特定し終える前に防御反応を立ち上げ始めるのに十分な速さだ。高い道はより遅いが、はるかに豊かである。それは視床から感覚皮質へと上がり、そこからようやく外側扁桃体へと走り、おおよそ30から40ミリ秒の時間を要する。その余分な時間が細部と文脈を買い、皮質が反応を調整したり、まるごと取り消したりすることを可能にする。

その機能的な論理は、あなた自身の経験の中で容易に感じ取れる。ハイキングコースでとぐろを巻いた形に、それが何であるかを意識的に認識する前に、あなたは飛び上がる。それが低い道の発火であり、利用できるもっとも安くもっとも速い証拠で、あなたの身体を用心へと差し向けているのだ。その一拍あと、あなたはそれが庭用ホースだと気づき、警報は静まる。それが高い道がより良い情報を携えて追いつき、誤報を上書きしているのだ。本物のヘビかもしれない棒への遅く正確な反応よりも、棒への速い反応のほうが安上がりなのである。

搬出口から身体へ

恐れるという決定は、それが扁桃体の中に閉じ込められたままなら役に立たない。神経の判定から身体の現実への翻訳は、中心核において三つの異なる投射を通じて起こり、そのそれぞれが統合された防御反応の異なる構成要素を駆動する。

中脳にある構造である中脳水道周囲灰白質への投射は、すくみを生み出す。それは動かず警戒に満ちた静止であり、ラットの第一の防御線であって、人間でいえばその場に釘づけにされることに相当する。外側視床下部への投射は、交感神経性の自律神経活性化、すなわち見慣れた恐怖の生理を駆動する。激しく打つ心臓、血圧の急上昇、逃げたり戦ったりする準備態勢である。そして分界条床核への投射は、目の前の脅威より長く続く持続的な不安状態を維持する。それは急性の危険が去ったあともなお長く続く、より遅くより拡散した警報である。この三方向への分岐は、恐怖と不安が同じ仕組みを共有していながら異なって感じられる理由の一部である。

恐怖条件づけには、臨床の世界が深く関心を寄せる対応物もある。恐怖消去とは、条件刺激がもはや無条件刺激を予測しないことを能動的に学習することであり、その結果、電撃をまったく伴わずに繰り返し呈示された音は、しだいにすくみを引き起こさなくなる。消去は、腹内側前頭前皮質から扁桃体内の特殊化した介在細胞への投射によって媒介され、それらの細胞が恐怖の出力を抑制する。重要で、いくぶん気の滅入る細部は、消去がもとの恐怖記憶を消去しないということだ。それはもとの記憶の上に重ねられた、競合する抑制的な記憶を構築するのであり、だからこそ古い恐怖はストレス下で、あるいは新しい文脈で再来しうる。治療された恐怖症は、抑制されているのであって、削除されているのではない。

恐怖を感じられなかった女性、そして感じられるようになるまで

恐怖における扁桃体の役割についてのもっとも目を引く証拠は、ラットからではなく、文献上で患者SMとして知られる一人の人間からもたらされる。彼女はリポイド蛋白症（ウルバッハ・ヴィーテ病とも呼ばれる）というまれな遺伝性疾患を持ち、それは長年にわたって彼女の両側の扁桃体にカルシウムを沈着させて破壊し、周囲の脳は温存した。アイオワ大学でアントニオ・ダマシオ、ラルフ・アドルフス、ダニエル・トラネル、ジャスティン・ファインスタインらによって数十年にわたって研究された彼女は、どんな外科医も意図的には行わないであろう自然の実験を提供した。すなわち、左右どちらの側にも事実上機能する扁桃体を持たないまま、充実した人生を送る一人の人間である。

2011年の Current Biology 誌の論文で、ファインスタインらは、SMが生きたヘビやクモを扱っているとき、それらを嫌いだと言いながらも恐怖を見せなかったこと、お化け屋敷の見学中には恐怖を見せるどころか集団を先導して役者たちを驚かせたこと、そして人を震え上がらせるよう作られた映画の一場面に対しても恐怖を見せなかったことを報告した。外界の脅威を感じる体験の能力は、彼女においては単に消え去っているように見えた。そこに転回が訪れる。2013年の Nature Neuroscience 誌での追跡研究で、同じグループはSMに35パーセントの二酸化炭素を含む空気を吸入させた。それは窒息の感覚を生み出す手続きである。ヘビにもお化け屋敷にも怖がることのできなかったSMが、本格的なパニック発作に見舞われた。

この解離は深い意味を持つ。なぜならそれは、恐怖が一つの場所に作られた一つのものではないことを示しているからだ。外受容性の恐怖、すなわち感覚を通じて検出される世界の中の脅威への恐怖は扁桃体に依存しており、それがないためにSMは恐れを知らなかった。内受容性の恐怖、すなわち高まりゆく二酸化炭素の潮のような、身体の内側からの信号によって駆動される恐怖は、SMがなお無傷で持っていた、より古い脳幹の回路によって作られるのである。

なぜ扁桃体は脳の恐怖の中枢ではないのか

扁桃体を脳の恐怖の中枢、感じられる恐怖の座、専用の警鐘として戴冠させたくなるのは魅力的であり、一般向けの文章では非常によくあることだ。この分野の慎重な立場はより抑制的であり、患者SMはその理由を説明するのに役立つ。扁桃体は恐怖だけに特化しているのではない。それは食欲をそそる報酬的なものを含む幅広い刺激に動機づけ上の顕著性を割り当てており、脅かすものだけでなく、重要なものに印をつけているのだ。恐怖という意識的な感覚、つまりあなたが実際に経験する主観的な恐れは、より広範な皮質活動に依存しており、孤立した扁桃体に依存しているのではない。そしてSM自身も、ヘビが危険でありうることを完璧に理解しながら、脅威を知的にはなお認識していたが、彼女を後ずさりさせたであろう内臓的で身体に駆動された反応は失っていたのである。

その区別こそ、70年以上にわたる研究の成果である。クリューヴァーとビューシーの1937年の葉切除から、ワイスクランツによる構造の分離、ルドゥーの外側扁桃体の解剖と彼の1996年の総合的著作 The Emotional Brain を経て、2011年と2013年の患者SMの報告に至るまで。その弧は、整然とした標語からは着実に離れ、ある機構へと向かっていく。それは恐怖の中枢ではなく、何が反応に値するかを決定し、心がその文を言い終える前に身体を動き出させる回路なのである。

要点

扁桃体は、内側側頭葉にある約12個の神経核から成るアーモンド形のかたまりであり、その外側核が感覚入力を受け取り、基底核が皮質的な文脈を加え、中心核が三つの出力を通じて防御反応を送り出す。すなわち、すくみを生み出す中脳水道周囲灰白質への投射、交感神経性の覚醒を駆動する外側視床下部への投射、そして不安を持続させる分界条床核への投射である。ラットを用いたジョセフ・ルドゥーの聴覚恐怖条件づけの研究は、音だけですくみを引き起こすようになるまで音と足への電撃を対にするもので、外側扁桃体を学習された脅威の収束点として位置づけ、そこに至る二つの経路を明らかにした。皮質が刺激を特定する前に反応する、およそ12ミリ秒の速い皮質下の低い道と、警報を調整したり取り消したりできる、より遅くより豊かな30から40ミリ秒の皮質性の高い道である。腹内側前頭前皮質から扁桃体の介在細胞への入力によって駆動される恐怖消去は、もとの記憶を消すのではなく、競合する抑制的な記憶を構築する。両側の扁桃体が破壊されたウルバッハ・ヴィーテ病の患者SMは、ヘビにもクモにもお化け屋敷にも恐怖を感じなかったが、二酸化炭素を吸入するとパニックに陥り、扁桃体が媒介する外受容性の恐怖と、脳幹が駆動する内受容性の恐怖とを解離させ、この分野の慎重な立場を裏づけている。すなわち、扁桃体は多くの種類の刺激に顕著性を割り当てており、恐怖の感じられる体験はより広範な皮質活動に依存しており、この構造は脳の恐怖の中枢としてではなく、何が反応に値するかを決定する回路として理解するのがもっとも適切なのである。