人間の脳は、基本的に混沌とした思考の空港であり、道順を覚える、車を操作する、突然の道路閉鎖にパニックになるなど、同時に複数のフライトを常に管理している。この空中ショーの主要プレーヤーは、脳の情報ハブである前頭頭頂皮質で、過労の航空管制官のように機能する。アイオワ大学の新しい研究により、このハブは固定されたスイッチボードではなく、その瞬間に必要なものに応じて接続を変える柔軟なネットワークであることが明らかになった。

計算モデリングと脳イメージングを組み合わせた実験を用いて、研究者らは前頭頭頂皮質が脳の他の部分と固定された方法で通信しているわけではないことを発見した。代わりに、その接続は、意思決定のさまざまな段階で必要とされる情報の種類に応じて変化する。この発見は、『Journal of Neuroscience』に掲載され、ADHDや統合失調症などの神経学的・精神医学的状態における将来の研究の指針となる可能性がある。これらの状態では、この情報交換が少し不安定になる可能性がある。

「私たちの研究は、前頭頭頂皮質がどのように機能するか、つまり、他のシステムからどのような情報を抽出し、その接続パターンをどのように利用して脳のさまざまな領域から入ってくる情報を統合するかを、より詳細に示しています」と、心理学・脳科学科の准教授で、この研究の責任著者であるカイ・ファン氏は述べている。「それが主な貢献です。」

不完全な情報から全体像を構築する

2025年の研究で、ファン氏と同僚らは、前頭頭頂皮質が脳の他の部分から到着する情報の継続的な高レベルの要約を発展させることを発見した。それは、不完全または不確実な情報を含む入ってくる信号を評価し、それらをより有用な全体的な表現に結合し、その後、適切な応答に向けて他の脳領域を導くのに役立つ。「他の脳領域がすべての情報を持っていない場合、彼らは持っているものを前頭頭頂皮質に送ってガイダンスを求めるようなものです」とファン氏は説明する。

このハブがどれほど適応性があるかを確認するために、研究者らは18歳から35歳の38人の参加者を募集した。参加者は、色、顔、シーンのさまざまな組み合わせと、特定の応答（例えば、どちらかの手の人差し指または中指でボタンを押す）との間の関連を学習した。その後、研究者らはルールを変更し、不確実性を導入した。参加者は、関連が変わったことを認識し、新しい関連を学び、正しく応答する必要があった。「彼らが常に正しく応答できれば、正しい関連を学習したことがわかりますが、間違え始めると、『文脈が変わったのか、色がはっきり見えなかったのか』と推測しなければなりません。それが不確実性を生み出します」とファン氏は述べる。

チームは、行動データと機能的MRIスキャンを組み合わせ、脳のさまざまな領域からの信号を分離する計算モデルを開発し、前頭頭頂皮質がどのようにその情報を統合するかを明らかにした。「困難なタスク中に単に活性化が高まるのではなく、このネットワークが意思決定の各段階で必要な情報に応じて、他の脳領域との通信方法を動的に変化させることを観察しました」とファン氏は述べる。

ADHDや他の障害との関連の可能性

この発見は、状況が変化したときに行動を調整することが難しくなる精神医学的障害、例えば図書館で声が大きすぎる、衝動を制御するのに苦労するなどの研究に最終的に貢献する可能性がある。「これらは、人々が自分の行動を調整するのに苦労する状況です。それは、私にとっては統合の問題です。その統合機能が適切に機能していない場合、彼らが正しい文脈を使用して行動を調整しなかった可能性が非常に高いです」とファン氏は述べる。

ファン研究室の6年生の大学院生であるステファニー・リーチ氏は、実験を主導し、原稿の準備を共同で主導した。「この研究を実施する機会を得たことは特にやりがいがありました。なぜなら、