よく動物実験に使われるマウスですが、彼らは実験前にその内容に合わせて訓練を受けます。
例えば、2つのボタンを用意し、片方のボタンを押した時にだけ報酬を与えていくなら、マウスはそのルールを理解し、正解のボタンを押すようになります。
しかし、十分にトレーニングしてルールを理解したはずのマウスでも、実験中に度々間違うことがあります。
これまで科学者たちは、「マウスはそこまで賢くないのだから、完全にルールを理解していないのだろう」と考えてきました。
ところが、アメリカのジョンズ・ホプキンズ大学（Johns Hopkins University）心理学・脳科学科に所属するキショア・V・クチボトラ氏ら研究チームは、マウスが故意に間違いを犯している可能性を指摘しました。
なんとマウスは、「違うことを行ったなら、どうなるだろうか」と考え、一種の探索行為として間違った方法を選択することがあるというのです。
研究の詳細は、2024年4月26日付の科学誌『Current Biology』に掲載されました。
目次
- 十分に訓練されたマウスが「間違う」
- 実験用マウスは一種の探索行為として「意図的に間違えていた」
十分に訓練されたマウスが「間違う」
報酬を与えて十分に訓練したはずのマウスが、時折間違いを犯すのはなぜでしょうか。
クチボトラ氏ら研究チームは、この疑問に対して、2つの仮説を立てました。
1つは、「マウスがストレスのためにミスを犯した」というもの。
もう1つは、人間と同じように「マウスが一種の探索行為として間違った方法を試している」というものです。
人間は、「いつもと異なる方法を試すと、どうなるだろうか」と考え、時にあえて損をするような行動を取ることがありますが、マウスも似たことをするかもしれないというのです。
これらの仮説を検証するため、研究チームはまず、様々な実験で用いられる場合と同じく、十分に訓練されたマウスを次のように用意しました。
喉が渇いたマウスを拘束し、音に反応して前足で右か左にハンドルを回すよう訓練したのです。
1つ目の音はハンドルを右に回すことに対応しており、2つ目の音は左に回すことに対応していました。
そしてマウスが音に対して正しい方向にハンドルを回した時にだけ、報酬として水が与えられます。
間違った方向にハンドルを回したり、まったく回さなかったりすると、報酬はもらえません。
研究チームは、このトレーニングを繰り返すことで、マウスたちがルールを理解し、正確にタスクを実行できるようになることを確認しました。
マウスたちはこのタスクを習得したのです。
しかし、それだけではなく、マウスたちは時に誤った反応を示すことがありました。
どの音が再生されても、ハンドルを同じ方向に繰り返し回転させることがあったのです。
では、「単純な失敗」にも見えるこのマウスの行動の背後には、どんな要素が隠れているのでしょうか。
ストレスでミスしただけでしょうか、それとも、一種の探索行為として意図的に間違っているのでしょうか。
研究チームは、この点を追加の実験で確かめました。
実験用マウスは一種の探索行為として「意図的に間違えていた」
追加の実験では、十分に訓練されたマウスに対して、報酬を与えることを一時的に中止しました。
つまりマウスは正しい方向にハンドルを回しても、報酬の水がもらえなくなったのです。
そうすると、どうなったでしょうか。
すぐに正解の反応が倍増しました。
マウスは失敗を犯すことをやめ、どちらの音に対しても右と左にハンドルを訓練時に報酬がもらえた正しい方へ回し始めたのです。
この結果は、マウスがルールを理解していながらも、意図的に報酬を放棄し、失敗を犯していたことを示唆しています。
意図的に間違いを犯していたマウスが、正しい方向にハンドルを回しても報酬が得られないことに気づき、「あれ？おかしいな。こっちは正しいはずなのに」と焦り、何度も正しい方法を繰り返すようになったのです。
では、どうしてマウスは意図的に失敗を犯すのでしょうか。
研究チームは、今回の実験から、最初に立てた仮説の1つである「一種の探索行為として間違った方法を選択している」可能性が高いと考えています。
マウスは学んできたルールが正しいのかどうか、あえて正解とは別の方法を試してみるなど、継続的に探索したり再確認したりしている可能性があるのです。
つまり、人間が実験で用いているマウスは、自分でも色々と実験していることになりますね。
ちなみに、クチボトラ氏によると、このようなマウスの学習方法は、言語を扱うことができない人間の赤ちゃんの学習方法に似ているのだとか。
大人は言語に頼ってルールを明確に理解できますが、言葉を話せない赤ちゃんやマウスは、絶えず自分でルールを見つけなければならず、しかもそのルールを継続的に行動で確かめなければならないというのです。
確かに、口頭または書面による指示が与えられると、私たちは自分がやるべきことをはっきりと理解できるので、探索する必要はありません。
しかし、それらの指示が与えられないなら、色々試して継続的な探索から真に効率の良い正解を見つけ出すしかありません。
マウスもそのような原理で意図的に間違いを犯しているかもしれないことを考えると、動物が、単なる「刺激に反応するマシン」でないことは明らかです。
当初、クチボトラ氏は、十分に訓練されたはずの実験用マウスがミスを犯すことに対して困っており、「かなりイライラすることもある」と述べていました。
同じように感じてきた研究者たちも少なくないでしょう。
しかし今回の研究を通して、クチボトラ氏は「マウスは驚くほど戦略的だった」「マウスが何を考えているかを解明することは本当に楽しかった」「私たちは動物の視点から考えなければいけないのだ」と述べました。
確かにマウスの失敗は人間の実験者を困らせるものですが、マウスたちもまた「実験者」であることを考えると、人間の実験者たちは真逆の感想を抱くはずです。
参考文献
‘SURPRISINGLY STRATEGIC’MICE THINK LIKE BABIES
https://hub.jhu.edu/2024/04/26/surprisingly-strategic-mice/
Lab mice might be doing their own experiments
https://www.popsci.com/science/mice-mistakes-on-purpose/
元論文
Performance errors during rodent learning reflect a dynamic choice strategy
https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.04.017
ライター
大倉康弘: 得意なジャンルはテクノロジー系。機械構造・生物構造・社会構造など構造を把握するのが好き。科学的で不思議なおもちゃにも目がない。趣味は読書で、読み始めたら朝になってるタイプ。
編集者
海沼 賢: ナゾロジーのディレクションを担当。大学では電気電子工学、大学院では知識科学を専攻。科学進歩と共に分断されがちな分野間交流の場、一般の人々が科学知識とふれあう場の創出を目指しています。
