Mitochondrial DNA lg
写真: National Human Genome Research Institute / Public domain / Wikimedia Commons

安静時のエネルギー消費や記憶力と、秒数を判断する速さ・安定性との関連を調べた探索的研究が、学術誌『Psychophysiology』に掲載されました。健康な成人とミトコンドリア病のある成人で、時間判断の平均的な成績に統計的に有意な差はありませんでしたが、身体や認知機能の指標との関連には違いが見られました。

95人が秒数を見積もる二つの課題に参加

コロンビア大学アービング医療センターのダルシャナ・カプリ氏、マーティン・ピカード教授らの研究チームは、18〜60歳の成人95人を調べました。内訳は健康な成人59人と、ミトコンドリアDNAの変異によるミトコンドリア病と診断された成人36人です。

ミトコンドリアは、細胞内で酸素や栄養を使ってエネルギーを生み出す構造です。今回参加したミトコンドリア病のある成人は、そのエネルギー変換に影響するまれな遺伝的変異を持っていました。

参加者は時計やデジタル機器を外し、静かな部屋で二つの課題に取り組みました。一つは8〜55秒の範囲から無作為な順序で提示された12回の時間について、何秒経過したと感じたかを答える課題です。もう一つは10秒、30秒、60秒という目標を聞き、その時間が過ぎたと思った時点で合図する課題でした。

研究チームは、この二つの課題から、主観的に時間を刻む速さを表す「内的時計の速度」と、回答が試行ごとにどれほど変動するかを算出しました。内的時計が速い場合、実際の経過時間を長く見積もり、指定された秒数に達したと判断する合図は早くなると考えられます。実際に、経過時間を長く見積もる人ほど、指定された時間を短く再現する傾向がありました。

健康な成人では安静時の代謝と判断の安定性が関連

研究チームは、安静時に体が消費するエネルギーを測り、脂肪を除いた体重で調整しました。また、血液や尿に含まれる化学物質、血球のミトコンドリア機能、認知課題の成績、脳画像なども調べています。

健康な成人では、体重調整後の安静時エネルギー消費が多いほど、時間判断のばらつきが小さいという中程度の関連がありました。一方、ストレスや覚醒に関わる伝達物質であるノルアドレナリンの尿中濃度が高いほど、ばらつきが大きくなりました。この二つの関連は、多数の検定を行う際の統計的な調整である多重比較補正後も有意です。

健康な成人で見られた、安静時エネルギー消費の多さや血中ノルアドレナリンの低さと、内的時計の速さとの関連は、補正後には統計的に有意ではありませんでした。ミトコンドリア病のある成人では、代謝やノルアドレナリンとの関連が見られないか、反対方向の傾向がありましたが、こうした関連の群間差も補正後には有意ではありませんでした。

研究チームは四つの仮説を事前に定め、その検定に多重比較補正を適用しました。それ以外の解析は、新しい仮説を探るための探索的な解析として扱っています。

ワーキングメモリとの結びつきに群間差

認知機能では、情報を一時的に保持しながら操作する「ワーキングメモリ」との関連に違いが見られました。健康な成人では、数字を逆順に答える課題の成績がよいほど、内的時計が速いという緩やかな関連がありました。

ミトコンドリア病のある成人では、成績がよいほど内的時計が遅い方向の傾向がありましたが、この群内の関連自体は弱く、統計的に有意ではありませんでした。一方、二つの群で関連の方向が異なるという群間差は、多重比較補正後も有意です。時間判断のばらつきについては、両群ともワーキングメモリの成績がよいほど小さいという関連がありました。

カプリ氏らは、ミトコンドリアが、生理機能や神経活動と時間知覚との関係を調節している可能性を示唆しています。カプリ氏とピカード教授は、ミトコンドリア病のある成人の脳が、異なる経路を通って同程度の時間感覚に達している可能性があると評価しました。

秒数の判断に関わる注意と記憶

今回の課題は、参加者があらかじめ時間を測られると知って取り組む「予期的な時間判断」です。この種の秒単位の判断を説明するモデルの一つでは、内的な信号が注意によって制御される仕組みを通り、ワーキングメモリに蓄積されると考えられます。蓄積した量を、過去に覚えた時間の長さと照合することで、指定された時間に達したかを判断する仕組みです。

このモデルでは、時間に向ける注意が不安定になると、蓄積される信号が減ると想定します。Späti氏らは、長い時間を判断するほど注意を維持しにくくなり、内的時計の速度の変化が行動に表れる過程に影響する可能性を論じています。

『Scientific Reports』に掲載された実験では、20〜45秒の画像提示時間の判断には注意に関する要因が、時間が速く・遅く過ぎる感覚には退屈という感情が、最も強く関連していました。80〜180秒の長さの判断では、注意に代わって感情が主要な関連要因となりました。

後から時間の長さを尋ねる条件では、体験中の感情など、記憶に残った情報を取り出して判断すると考えられています。