慶応義塾大学 環境情報 傾向と対策の解説 2018

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【大学】　慶應大学
【学部】　環境情報学部
【年度】　２０１８年

【大問】　１
【表題】　脳内装置は「敗者」のネズミを威嚇的な兵士に変える　A brain implant turns “loser” mice into aggressive fighters
【作者】　アナリー・ニューイッツ　ANNALEE NEWITZ
【内容】　ネズミの生体実験を通して社会性動物の脳内の変化を考察する。
【用語】　社会動物　実験　脳科学　SF

次の文章に関して、空欄補充問題と読解問題の二つがあります。

まず、[３１]から[４０]を埋めるのに、文脈に最も適切な語を１から３の中から選びなさい。

次に、内容に関する[４１]から[４５]の設問には、１から４の選択肢が付されています。そのうち、文章の内容からみて最も適切なものを選びなさい。


【Paragraph１】　It sounds like something out of a science fiction movie about making super-soldiers. Scientists have turned shy, low-ranking mice into aggressive fighters who almost always win in dominance competitions. And they did it by stimulating a part of the mouse brain that controls “effortful” behavior.

【Paragraph２】　Mice are social animals, and male mice [３１](１. embody ２. establish ３. eradicate) a pecking order amongst themselves by displaying aggressive behavior. Though this aggression can take many forms, neuroscientist Zhou Tingting of the Chinese Academy of Sciences, Shanghai, joined with his colleagues to measure mouse dominance using what's called the “tube test." The tube test creates a scenario [３２](１. in which ２. in that ３. in so far as) there's not enough room for the mice to pass each other in the
tube. Mice have to shove one another aside to get out. The mouse who shoves the most other mice out of its way will “win” the dominance game.

【Paragraph３】　In a recent article for Science, Zhou and his colleagues write that “winner mice initiated significantly more pushes, and with a longer duration per push, than loser mice.” Winners weren't stronger than losers; they were [３３](１. simply ２. also ３. even) more persistently aggressive. The researchers also found that the winner mice showed brain activity in a cluster of neurons called the dorsomedial prefrontal cortex (dmPFC), which is associated with “effortful behavior” and “social dominance.” Mice whose dmPFC was quiet during tube tests always lost.

【Paragraph４】　Zhou and his colleagues wondered whether they could create "winner" mice by stimulating the dmPFC. Using a brain stimulation technique called “optogenetics” that [３４](１. rides ２. triggers ３. considers) neural activity with proteins and light, they stimulated the dmPFC region of a low-ranking mouse's brain. Then the low-ranking mouse took the tube test with a high-ranking mouse. [３５](１. Unfortunately ２. As expected ３. Immediately), the loser mouse began to shove the winner mouse vigorously, winning almost every contest.

【Paragraph５】　There are a lot of interesting implications here for further research. [３６](１. However ２. First of all ３. In this way), winning social dominance contests is clearly not just a matter of physical strength. Having an aggressive attitude is key to winning. And second, there is the question of whether this kind of technique would work on other animals and perhaps even humans. Mouse brains are similar to human brains in some ways, but our brains are far more complicated. That makes it　[３７](１. assured ２. impossible ３. unlikely) that a shy person could be transformed into the Incredible Hulk with just one squirt of photons from a brain implant.

【Paragraph６】　Perhaps more interesting is how researchers found they could permanently transform loser mice into winners, just by stimulating their brains six or more times in tube tests. “We observed that not all the mice returned to their original rank,” Zhejiang University neuroscientist Hu Hailan reported to the Guardian. “Some mice did, but some of them had this newly dominant position.” Hu and the other researchers refer to this as the "winner effect," in which one [３８](１. triumph ２. defeat ３. fluke) can lead to more victories, due to a change in outlook.

【Paragraph７】　Put in more scientific terms, the winner effect is the result of "neuroplasticity," or the way neural connections in our brains are constantly changing. Each time the mouse wins due to brain stimulation, the [３9](１. undercutting ２. underwhelming ３. underlying) structure of its brain changes a little bit. Over time, the mouse has essentially been [４０](１. rewired ２. relegated ３. relaxed) to be more aggressive in dominance games. Light stimulation isn't the only way to do this; animals can undergo changes in their brains through new experiences or learning. But brain stimulation works remarkably fast.

【Paragraph８】　For now, this research could only lead to a more aggressive mouse army. But in the future, it could help people overcome social anxiety by giving them a little boost of assertiveness at just the right moment. Or it could create an army of hyper-aggressive super-soldiers. What could go wrong?

- ANNALEE NEWITZ "A brain implant turns 'loser' mice into aggressive fighters,”

[４１] What is meant by the phrase "pecking order" in the second paragraph?
１. Social ranking based on physical characteristics.
２. Aggressive eating habits in animals.
３. Status in a community as determined by assertiveness.
４. The order in which mice escape from tubes.

[４２] According to the ３rd paragraph, the results of the “tube test” revealed that
１. stronger mice were more likely to be aggressive than weaker mice.
２. dominant mice pushed other mice longer and more often.
３. overall brain activity was weak in mice that lost the test.
４. the dorsomedial prefrontal cortex was composed of a cluster of neurons.

[４３] Which of the following was NOT a result of repeated brain stimulation in low-ranking mice?
１. Decreased proteins.
２. Increased aggression.
３. Permanent neurological changes.
４. Victory over winner" mice.

[４４] In the ７th paragraph, the term “neuroplasticity” is explained as
１. the brain's ability to adapt to new information.
２. the short-term effect of aggressive behavior on the brain.
３. the use of optogenetics to resist social anxiety.
４. learning new skills through repeated failure.

[４５] According to the article, which of the following is a limitation of this study?
１. Shy persons aren't able to overcome social anxiety.
２. Stimulating aggression in people may lead to super soldier armies.
３. Research on mice might have different effects when conducted on humans.
４. Brain stimulation can have irreversible effects on mice and other animals.

解答
[３１]　２
[３２]　１
[３３]　１
[３４]　２
[３５]　２
[３６]　２
[３７]　２
[３８]　１
[３９]　３
[４０]　１
[４１]　３
[４２]　２
[４３]　１
[４４]　４
[４５]　３

【パラグラフ１】　まるでＳＦ映画から出てきたような超兵士（注：科学技術によって強化された兵隊）を作るように聞こえる。科学者たちは、恥ずかしがり屋で格下のネズミを、いつも闘争に勝利して威張っているような戦闘的ななネズミへと変えてしまった。どうやったかというと、彼らはネズミの脳の"努力"行動を司る部分を刺激することによってだ。

【パラグラフ２】　ネズミは社会的な動物で、雄のネズミは威嚇することで、自分たちの間で、序列を確立する。この威嚇は、多くの形を取ることができるが、上海の中国科学学院の神経科学者ZhouTingtingは、同僚と協力して、ネズミの支配を測定するためにいわゆる「チューブテスト」とする。チューブテストでは、ネズミはお互いに通りすぎる余裕がないチューブに入れられ、外に出るためには、お互いに押しのけなければならない。

【パラグラフ３】　サイエンス（有名な科学誌）の最近の記事では、周とその同僚は、「勝者のネズミは、敗者のネズミよりも、相手を押しのけようと試みる回数がかなり多く、１回の押しのける時間が長くなった」と書いています。勝者は敗者よりも強いわけではなかった。彼らはずっと威嚇する姿勢を取ろうとしていた。研究者らは、勝者ネズミが、「努力的行動」および「社会的支配」に関連する背側前頭前野（dmPFC）と呼ばれるニューロン群の脳活動を示したことも発見した。チューブテストの間、背側前頭前野があまり反応していないネズミ、常に負けていた。

【パラグラフ４】　周と彼の同僚は、dmPFCを刺激して「勝者の」ネズミを作れるかどうか、疑問に思った。
タンパク質と光で神経活動を駆動する「optogenetics」と呼ばれる脳刺激技術を用いて、彼らは劣位のネズミの脳のdmPFC領域を刺激した。
それから、劣位のネズミと優位のネズミでチューブテストをした。予想通り、敗者のネズミは勝者のネズミを強く押しのけ、ほぼすべての押し合いで勝った。

【パラグラフ５】　ここには、さらなる研究のためにたくさんの示唆があります。まず第一に、このようななことに、社会支配競争を勝ち抜くことは、明らかに体力の問題ではありません。威嚇的な態度を持つことが勝利の鍵です。第二に、この種の技術が他の動物、おそらく人間でも、機能するかどうかという疑問があります。ネズミの脳はいくつかの点で人間の脳に似ていますが、私たちの脳ははるかに複雑です。脳内装置でわずかに光子を注入するだけで、恥ずかしがり屋の人間が、超人ハルク（注：漫画のキャラクター）に変身することはできないでしょう。

【パラグラフ６】　おそらくもっと興味深いのは、チューブテストで脳を６回以上刺激するだけで、敗者ネズミを勝者に永久に変えることができたことが、研究者らによって見出されたことでしょう。「私たちの観測では、すべてのネズミが元の序列に戻ったわけではなかった」と浙江大学の神経科学者、胡平はガーディアン（注：英国の報道雑誌）に報告した。胡氏と他の研究者らは、これを「勝者の効果」と呼んでいる。１つの勝利は、見通しの変化により、次の勝利につながる。

【パラグラフ７】　より科学的な用語では、勝者の効果は、「神経可塑性」の結果、または脳の神経のつながりを絶えず変化させる方法です。脳の刺激のためにネズミが勝つたびに、隠れている脳の構造が少しづつ変化します。時間が経つと、ネズミの脳は本質的に再構成され、支配競技で、より威嚇的になるようになっています。光刺激だけが、これを行う方法ではありません。動物は新しい体験や学習を通じて、脳の変化を経験することができます。しかし、脳刺激はとくに速く働く。

【パラグラフ８】　今のところ、この研究はより威嚇的なネズミ軍団にしか応用できません。しかし、将来的には、わずかに強気にしてあげることで、社会的な不安を克服するのに役立ちます。あるいは、それは超攻撃的な超兵士の軍隊を作り出すことができる。悪いことがあるだろうか？

アナリー・ニューイッツ　脳内装置は「敗者」のネズミを威嚇的な兵士に変える



重要英単語

biology 生物学
a science fiction movie SF映画
social animals　社会性動物
pecking order　つつきの順番（社会性動物に見られる序列を確認するための儀式的行動）
Chinese Academy of Sciences　中国科学院
shove out　押しのける
a squirt of　粒子の噴射
photon　光の粒子
implant　体内に埋め込む装置