Pupillometric Markers of Locus Coeruleus–Norepinephrine Activity Are Associated with Internalizing Psychopathology in Adolescents
本研究は、思春期において、より大きなベースラインの瞳孔径（青斑核・ノルアドレナリンのトニック活動の高まりを示す）がコルチゾール値と相互作用して内在化精神病理を予測することを示しており、これは自律神経系の覚醒マーカーが、従来の内分泌学的指標を超えて、ストレス関連のメンタルヘルスに関する明確かつ補完的な洞察を提供することを示唆している。
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ストレスは普遍的な人間の経験であり、環境内の何かが反応を求めているという主観的な感覚である。数十年にわたり、科学者たちはこの感覚が身体における2つの異なる生物学的経路を誘発することを理解してきた。一つは内分泌系であり、これは体が長期的な闘争に備えてエネルギーを維持するためにコルチゾールのようなホルモンを放出する、より緩やかで持続的な反応である。もう一つは自律神経系であり、これは身体を即座の行動へと準備させる迅速かつ即時的な反応であり、しばしば「闘争・逃走反応」と表現される。研究者たちは、遅いホルモン軸がメンタルヘルスにどのように関連しているかについては長年研究してきたが、より速く即時的な神経系の反応は、特に若年層において、リアルタイムで測定することが困難であった。このギャップは重要である。なぜなら、思春期のメンタルヘルスの悩みは、伝統的な診断ラベルを横断することが多く、不安、うつ、あるいは行動上の問題といった、単一のカテゴリーに綺麗に収まらない混合状態として現れるからである。身体の即時的なストレス反応が、これらの広範なメンタルヘルスの課題とどのように相互作用するかを理解することは、苦痛を感じている最中に精神の中で何が起きているのかを知るための新しい方法を提供できる可能性がある。
ゲーテ大学フランクフルトとドレスデン工科大学の研究チームは、目に着目することでこの関連性を探求しようと試みた。彼らは、脳幹にある「青斑核（せいはんかく）」と呼ばれる特定の部位に焦点を当てた。これは、覚醒度や喚起力を調節する化学伝達物質であるノルエピネフリンの脳内における主要な供給源として機能する、小さな神経細胞の集まりである。このシステムが活性化すると、瞳孔の大きさが変化する。研究者たちは、これらの微細な変化を追跡することで、実質的に瞳孔を脳の即時的なストレス反応を覗き見る窓として利用できたのである。彼らは、自閉症、うつ病、または注意欠陥などの症状に対してメンタルヘルスの治療を受けている人々を含む多くを含む、11歳から18歳までの106人の青少年を募集した。目的は、これらの若者たちの瞳孔が音や画像に対してどのように反応するかが、彼らが自己報告する不安、悲しみ、または行動上の問題に関連するパターンを明らかにできるかどうかを確認することであった。
研究には、高速度カメラで眼球運動を記録しながら、参加者が2つの異なるタスクを完了するという、厳密に制御されたセッションが含まれた。一つのタスクでは、一連のトーン（音）を聞いた。ほとんどの音は同じピッチであるが、時折異なる音が出現する。もう一つのタスクでは、画面上の円を注視し、大きな円の中に小さな円が現れたときにボタンを押す。これらのタスクの間、研究者は2つの特定の事項を測定した。第一に、参加者が単に休息して十字を見ている時の瞳孔のベースラインの大きさを見た。この大きさは、脳の一般的な覚醒レベル、すなわち「トニック（緊張性）」な活動を反映している。第二に、新しい刺激や驚きの刺激が現れた時に、瞳孔がいかに突然拡大するかを測定した。この反応は、特定の事象に対する脳の「フェイジック（位相的）」な、あるいはバースト的な反応を反映している。ストレスの全体像を把握するため、チームは現在のホルモンレベルを測定するための唾液サンプルと、過去3ヶ月間に蓄積されたホルモンレベルを測定するための毛髪サンプルも収集した。
結果は、脳の即時的な覚醒システムと、不安、うつ、および引きこもりを含む「内面化」症状との間の、明確で際立ったパターンを明らかにした。研究者たちは、内面化の苦悩が高いレベルであると報告した青少年ほど、ベースラインの瞳孔サイズが大きい傾向があることを見出した。これは、彼らの脳が高度で絶え間ない警戒状態にあることを示唆している。この知見は、年齢、性別、および特定の診断名を考慮した後でも成立した。興味深いことに、この関連性は、毛髪中のストレスホルモンであるコルチゾールのレベルが低い人々（これは慢性的ストレスの履歴を示している）、および新しい刺激に対する瞳孔の反応が弱い人々において最も強かった。この組み合わせは、一部の若者にとって、脳の即時的なストレスシステムが、身体の長期的なホルモンシステムが消耗または調節不全の兆候を示している時でさえ、過覚醒という高ギアの状態に陥っていることを示唆している。
対照的に、本研究では、瞳孔によって測定された即時的なストレス反応は、攻撃性や規則違反などの「外面化」行動とは強い関連を示さないことが分かった。外面化症状を一貫して予測した唯一の要因は、実験直前に採取された唾液中の高いコルチゾールレベルであり、これは異なる生物学的メカニズムが働いていることを示唆している。研究者たちはまた、眼球追跡データとホルモン測定を組み合わせることが、どの青少年が臨床的に重大なレベルの苦痛を経験しているかを特定するのに役立つかどうかをテストした。瞳孔サイズとコルチゾールレベルを併用した際、そのモデルは、どちらか一方の指標を用いるよりもはるかに高い精度で、これらの症例を正しく分類することができた。これは、ホルモンレベルとともに目を見ることで、内面化されたメンタルヘルスの問題に苦しんでいる人々について、より鮮明な全体像が得られることを示唆している。
本研究は、瞳孔を通じて観察される脳の青斑核ーノルエピネフリン系が、青少年の即時的かつ自律的なストレス体験の敏感なマーカーとして機能すると結論づけている。このシステムは、ホルモンによるストレス反応よりも速い時間スケールで作動しているようであり、不安やうつに伴う過覚醒を定量的に測定する方法を提供する。研究者たちは、彼らの知見が自己報告された症状に特有のものであること、および眼球追跡法は脳活動の間接的な測定法であることを認めているが、異なる種類のメンタルヘルスの苦悩を生物学的マーカーを用いて区別できる能力は、大きな前進である。それは、客観的なストレッサーがいかにして主観的な苦痛の感覚へと身体の中で翻訳されるのかを理解するための潜在的なツールを提供し、青少年のメンタルヘルスの複雑な風景を眺めるための新しいレンズを提供している。
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