モチベーションと感情：学習の神経科学

研究者たちは、脳のプロセスがどのように多くの異なる認知機能と関連しているかを調査してきました。しかし、研究者たちは、モチベーションや感情などの非認知機能に関わる脳のプロセスにも関心を持っています。これらの機能について、順に議論します。

動機づけは、目標指向的な活動が開始され、維持されるプロセスとして定義されます。動機づけられた行動には、課題の選択、努力（肉体的および精神的）、持続性、および達成が含まれます。第8章では、目標、自己効力感、ニーズ、価値観、およびコントロールの認識など、動機づけに影響を与えると考えられているさまざまなプロセスについても説明します。

現代の理論は、動機づけを主に認知的な観点から描いています。ほとんどの動機づけプロセスには認知的な要素があります。たとえば、自己効力感は、指定されたレベルで行動を学習または実行するための認識された能力を指します。自己効力感は認知的な信念です。したがって、それはこの章で説明されている種類の神経表現を持っている可能性があります。この分野の研究は不足していますが、自己効力感の信念は、研究されているドメイン（例：分数、小説を読むこと）を現在の感覚入力とリンクするニューラルネットワークとして脳内で表現されると予想されます。他の動機づけプロセスも、メタ認知や目標などの自己調整に関与するプロセスと同様に、シナプスネットワークで表現される可能性があります。動機づけと自己調整変数に関するより多くの神経生理学的研究は、教育と神経科学の間のギャップを埋めるのに役立ちます（Byrnes＆Fox、1998）。

認知神経科学の観点からは、動機づけの神経学的対応物は少なくとも2種類あります。これらには、報酬と動機づけ状態が含まれます。

Rewards

報酬は、動機づけ研究において長い歴史を持っています。それらは条件付け理論の重要な要素であり、強化（報酬）された行動は将来繰り返される傾向があると主張しています。動機づけは、行動の速度、強度、または持続時間の増加を表します。

動機づけの認知理論および構成主義理論は、行動を動機づけるのは報酬そのものではなく、報酬の期待であると仮定しています。報酬は、有能なパフォーマンスまたは学習の進歩に応じて与えられる場合に、動機づけを維持することができます。人々が報酬を自分の行動を制御するものと見なす場合（つまり、報酬を得るためにタスクを実行している）、動機づけは時間の経過とともに低下する可能性があります。

脳には報酬を処理するためのシステムがあるようですが（Jensen、2005）、他の脳機能と同様に、これも複雑です。視床下部、前頭前皮質、扁桃体など、多くの脳構造が関与しています。脳は、自然な高揚感をもたらすオピエートの形で独自の報酬を生成します。この効果は、脳が楽しい結果を経験し、維持する傾向があることを示唆しています。有能なパフォーマンスまたは改善されたパフォーマンスに対して報酬を受け取るかもしれないという期待は、神経伝達物質ドーパミンを生成するこの快楽ネットワークを活性化することができます。脳は、行動を実行するための報酬の期待をニューラルネットワークの一部として保存している可能性があります。実際、ドーパミンは快楽自体だけでなく、快楽の期待（報酬の予測）によっても生成される可能性があります。ドーパミンは、期待される報酬と実現された報酬の間に矛盾がある場合に増加します（例：人々は大きな報酬を期待しますが、小さな報酬を受け取ります）。ドーパミンシステムは、人々が期待を調整するのに役立ちます。これは一種の学習です（Varma et al。、2008）。

しかし、脳は報酬に飽き飽きすることもあり、報酬の期待または報酬の受領は以前ほど快楽を生み出しません。ドーパミンを生成するには、より大きな報酬の期待が必要であり、それが得られない場合、その効果は消滅する可能性があります。この点は、特定の報酬が時間の経過とともに動機づけの力を失う理由を説明するのに役立つ可能性があります。

目標や学習の進歩の認識など、他の認知的な動機づけ要因がドーパミン反応を引き起こし、神経生理学的参照項を持っているかどうかについて研究が必要です。ただし、注意すべき点は、ドーパミン産生は特異的であるということです。同じレベルの報酬または報酬の期待は、すべての生徒を均一に動機づけるわけではありません。これは、追加の脳プロセスが動機づけに関与していることを示唆しています。この点は教育に実際的な意味を持ちます。それは、報酬を使用することを計画している教師は、各生徒を動機づけるものを学び、生徒の好みの変化に対応できる報酬システムを確立する必要があることを示唆しているからです。

Motivational States

認知神経科学の観点からは、動機づけ状態は、感情、認知、および行動を含む複雑な神経接続です（Jensen、2005）。状態は条件によって変化します。食事をしてから数時間経っている場合は、空腹状態になっている可能性があります。問題が私たちを圧迫している場合は、心配している状態にある可能性があります。物事がうまくいっている場合は、幸せな状態にある可能性があります。同様に、動機づけ状態には、学習に向けた感情、認知、および行動が含まれる場合があります。他の状態と同様に、動機づけ状態は、心、体、および行動の統合された組み合わせであり、最終的にはシナプス接続のウェブのようなネットワークにリンクします。

状態は流動的です。それらは、内部（例：思考）および外部（例：環境）のイベントに基づいて常に変化しています。特定の動機づけ状態は、強化、弱体化、または別のタイプの状態に変化する可能性があります。シナプス接続のこの変化する性質は、動機づけの性質（第8章で説明）と一致しています。それは、動機づけは物ではなくプロセスであるということです。プロセスとして、それは通常安定しておらず、むしろ盛衰します。教育と学習の鍵は、動機づけを最適な範囲内に維持することです。

教師は、動機づけ状態の考えを直感的に理解しています。彼らの目標は、生徒を学習のための動機づけ状態にすることです。ある時点で、一部の生徒はその状態になりますが、他の生徒は無関心、悲しみ、多動、気晴らしなど、さまざまな状態を経験します。これらの状態を変えるために、教師は最初に現在の状態に対処し（例：キラが悲しんでいる理由に対処する）、次に生徒の注意を目の前のタスクに集中させようとする必要があるかもしれません。

神経科学によって仮定された認知、感情、および行動の統合は重要です。個々のコンポーネントは、望ましい学習につながりません。たとえば、学びたいと思っており、感情的にそうする準備ができていると信じている生徒でも、行動を起こさなければほとんど何も学びません。同様に、学習に明確な認知的焦点がない動機づけられた行動は、無駄な活動になります。感情的なストレスを経験しているが、学びたいと思っており、学習行動に取り組んでいる生徒は、感情がシナプス接続の形成と統合を妨げているため、学習が最大にならないことに気づくでしょう。

動機付けに関する神経生理学的証拠と同様に、中枢神経系における感情の働きも完全には解明されていません。人間の感情を説明する様々な理論があります（Byrnes, 2001）。

動機付けに関する上記の見解と一致する理論の一つに、ネットワーク理論があります（Halgren & Marinkovic, 1995）。この見解では、感情的な反応は、定位複合、感情的イベントの統合、反応の選択、持続的な感情的文脈という4つの重複する段階で構成されています。定位複合とは、個人が刺激やイベントに注意を向け、それに対処するためにリソースを動員する自動的な反応です。定位複合は、他の段階に送られる神経反応を生み出します。感情的イベントの統合段階では、この刺激やイベントは、刺激やイベントの定義や意味、文脈などのワーキングメモリ（WM）や長期記憶（LTM）の情報と統合されます。

第3段階（反応の選択）では、個人は刺激やイベントに認知的な意味を与え、この意味を感情的な要素と統合し、可能な行動を特定し、一つを選択します。最後に、持続的な感情的文脈の段階では、個人の気分は以前の段階の出力と結び付けられます。各段階は、特定の神経領域と結び付いています。例えば、持続的な感情的文脈は、前頭葉の領域での神経発火と関連しているようです（Halgren & Marinkovic, 1995）。

しかし、感情は、同じイベントが異なる感情を引き起こす可能性があるため、この分析よりも複雑であるようです。英語の言語は、ニュースを聞いた後に「笑うべきか泣くべきかわからなかった」と言うように、この潜在的な複数のトリガーを反映しています。また、脳内の感情活動は、一次的な感情と文化的な感情で異なる可能性があります（Byrnes, 2001）。一次的な感情（例えば、恐怖、怒り、驚き）は、右半球（多くの自律神経系機能を調節する）を中心とした生得的な神経基盤を持っている可能性がありますが、文化的な意味を含む感情（例えば、人によって異なる解釈ができる発言）は、言語機能を持つ左半球によってより強く制御される可能性があります。

感情は、学習に必要な注意を向けるのに役立ちます（Phelps, 2006）。環境からの情報は視床に送られ、そこで扁桃体と前頭皮質に中継されます。扁桃体は、刺激の感情的な重要性を判断します（Wolfe, 2001）。この判断は、走るべきか、避難所を探すべきか、攻撃すべきか、中立を保つべきかを教えてくれるため、促進的です。前頭皮質は、刺激の認知的な解釈を提供しますが、これには追加の時間がかかります。「感情のコントロール」とは、単に感情的な重要性に反応するのではなく（ただし、安全が問題である場合は望ましい）、適切な認知的な解釈ができるまで行動を遅らせることです。

注意における役割に加えて、感情は学習と記憶にも影響を与えます（Phelps, 2006）。感情に関与する自律神経系の反応を生み出すために副腎皮質から分泌されるホルモンであるエピネフリンとノルエピネフリンは、脳の側頭葉におけるトリガーとなる刺激またはイベントの記憶も強化するように思われます（Wolfe, 2001）。感情的な状況の意識的な記憶は、これらのホルモンの作用により、より良く強化されます。

感情が学習を強化できるという点は、教育者が学習をできるだけストレスの多いものにすべきであるという推奨として解釈されるべきではありません。以前に見たように、過度のストレスは神経ネットワークの形成と強化を妨げます。むしろ、この点は、動機付けと感情が、より良い学習を生み出すために建設的に使用できることを示唆しています。教師が多くの講義を行うと、学生の感情的な関与はほとんどありません。しかし、教師が学生を学習に関与させると、感情的な関心は高まるはずです。ロールプレイング、ディスカッション、デモンストレーションなどの活動は、教師の講義よりも大きな動機付けと感情を刺激し、より良い学習につながる可能性があります。

学習中の感情を高めることは、ある程度までしか効果がありません。長期間にわたる過度の感情（例えば、高いストレス）は、すべての悪影響（例えば、血圧の上昇、免疫系の低下）のために望ましくありません。長期にわたるストレスの多い状況にある学生は、過度に心配し、心配に関連する思考は学習を妨げます。

ストレスや脅威によって引き起こされるこれらの悪影響は、エピネフリンやノルエピネフリンと同様に副腎から分泌されるホルモンであるコルチゾールが原因の一部です（Lemonick, 2007）。エピネフリンとノルエピネフリンは迅速に作用し、コルチゾールは長期的なバックアップの一種です。体内のコルチゾールの量が多い状態が長期間続くと、海馬の劣化と認知機能の低下につながる可能性があります（Wolfe, 2001）。

コルチゾールは、脳の発達においても重要です。乳児は親または介護者と感情的に結びつきます。赤ちゃんがストレスを経験すると、体内のコルチゾールのレベルが上昇します。コルチゾールはシナプスの数を減らし、ニューロンを損傷から保護しないため、脳の発達を遅らせます（Trawick-Smith, 2003）。対照的に、赤ちゃんが愛着を形成し、それを長期間維持すると、コルチゾールのレベルは上昇しません（Gunnar, 1996）。愛着が安定している場合、コルチゾールのレベルはストレスの多い状況下でも危険なレベルまで上昇しません。したがって、幼い子供たちが、親または介護者が自分たちを愛しており、信頼できる介護者であると信じることが重要です。

要約すると、動機付けと感情は、認知処理と神経活動と不可分に結び付いていることがわかります。さらに、このセクションで要約された証拠は、動機付けと感情が適切に調節されると、注意、学習、記憶にプラスの影響を与える可能性があることを明らかにしています。次に、教育と学習のための神経科学の教育応用について説明します。