チョコレートと学習
玉川学園 高等部・中学部

３年 椎野ひろみ
３年 堤理紗３年 若林美咲
２年 山田隆裕

チョコレートを食べると頭の回転が良くなる？！
長時間勉強をしたときにチョコレートを食べると、疲れがとれて集中できる、ということを聞くことがある。
でも、本当にチョコレートを食べると学習効率が上がるだろうか？

興味を持ったので、まず、文献を調べてみることにした背景
チョコレートの人間や動物に対する効果は、2006年のParker等の論文や、2009年のYamada 等 の論文に代表されるように、「リラックス」や「抗不安」が中心で、「認知」や「学習」の促進につながる明確な効果を示した論文は報告されていない。
2007年に、Drakeらが「認知能力を高めることへのチョコレートの効果」という名で学会発表をおこない、ロイター通信による報道もおこなわれたが、その後に論文が出ていないため、信憑性に疑問が残る。
なので、実際に実験をおこなって調べて確認してみることにした。

行動実験の目的
チョコレートを食べると、実際に記憶力が上がるかどうかを、人間での記憶力テストで確認してみた。

目的⇒実際に起こりうる反応を調べるため。

実験方法（1） 実験スケジュール
行動実験1日目

行動実験２日目

記憶力テスト練習↓（５０分後）記憶力テスト１回目↓（直後）
チョコレートを５個食べる（70％カカオのチョコレート、計26.5g 150kcal）

記憶力テスト１回目↓（直後）
甘いスナック菓子を1袋食べる（キャラメルコーン、計26.5g 147.5kcal）↓（５０分後）記憶力テスト２回目

半数（被験者：２３人）は、逆の順番で行った。

↓（５０分後）記憶力テスト２回目

実験の目的は被験者に知らせていない

実験方法（２） 記憶力テスト手順
５×５マス ０〜９の乱数表
5187210547986624243985101１分後

5187210529686５ 2247398４301
正答１４

１分間で記憶学習

記憶した数
正答数で記憶学習を評価

実験結果（正答数別の度数分布）

人数

(人）

正答数
チョコ前とチョコ後で差があるように見える。

チョコレート摂取前後の正答数の差のグラフ（人数）

統計的に有意か検定を行った。

検定（被験者内２元配置の分散分析)
条件の要因（お菓子の種類、食べる前後）ごとの効果があるかを調べる方法。
p値の大きさによって、確かさの判定をおこない、p値が0.05より小さいときに、有意差があるといい、「科学的に差がある（統計学的に差がある）」と判定する。
同じ人がテストをしているので、「被験者内」という条件を用いる。
p値(危険率)：本来差がない二つのランダムなデータセットの間に偶然差があるように見えてしまう可能性
Ｐ＜０．０５で有意な差があるとみなす
A:お菓子の種類

p=0.2263 ＞0.05

B:食べる前後

p=0.1527 ＞0.05

A・B： お菓子の種類と食べる前後の交互作用p=0.1749 ＞0.05

Aの結果から、【お菓子の種類によって、テストの点には差はなかった。】
Bの結果から、【食べる前後において、テストの点に差はなかった。】
A・Bの結果から、【食べる前後のテストの点のパターンがお菓子の種類によって異なるといえない。】

どの条件でも有意差なし → 統計的には有意差はなかった結果のまとめと考察⇒統計的な有意差は認められなかったが、チョコレートの摂取によって記憶力テストの成績が上がる傾向は見られた。
・仮にチョコレートに本当に効果があるとして、今回の実験結果で統計的な有意差が認められなかった原因は以下が考えられる。
☆個人差や実験環境の差☆少なすぎる実験人数

行動実験の結果と疑問
行動実験の結果、チョコレートの摂取が学習に関係する傾向が見られたが、統計的に有意ではなかった
そこで、チョコレートが脳の神経活動にどのような影響を与えているのか直接観察することにした
環境要因からの影響を受けない
ヒトの脳を切り開くことはできない→同じ哺乳類であるラットの脳を用いることにした

脳を用いた様々な実験• 脳の様々な実験・・・古典的条件付け、恐怖条件付け など⇒環境要因の制限が可能かつ薬品の効果を見るのに適している実験がやりたい⇒生きている脳のスライスを用いた電気反応記録を行う

シナプスと電気信号

細胞体

軸索
樹状突起

ニューロンは電気で情報を伝えている。

チョコレートの成分と特徴
チョコレートの成分
テオブロミン
ポリフェノール
ブドウ糖
ココアバターステアリン酸
オレイン酸
パルミチン酸
レシチン

特徴
体温上昇、リラックス効果
抗酸化作用・殺菌効果
脳のエネルギー源
保湿効果
増粘安定剤
動脈硬化を抑える
界面活性剤
乳化剤

今回はテオブロミンに注目することにしたテオブロミンとは？
･チョコレートの原材料でもあるカカオに含まれる苦味成分でチョコレートの特徴的な成分（0.5〜2.7％）。
・名前はカカオの学名Theobromaから由来している。
・白い粉末状の物質
・カフェインと分子構造や薬理効果が似ているが、効果は弱い。
・一般に体温上昇、食欲を抑える、リラックス効果などの効能を持つと言われている。
分子式：C₇H₈N₄O₂
融点 ：345℃〜350℃

・今回は、ラット脳スライス標本(細胞が生きている状態で脳を薄くスライスカットしたもの、厚さが0.5mm)を使って実験をおこなった・海馬は、日常の出来事や覚えている情報などを整理し、記憶を貯める働きを持つといわれている・海馬にテオブロミンを投与して学習との関連を調べた研究は見当たらない※この実験は、玉川大学脳科学研究所の指導の下、玉川大学実験動物保護規定に従っておこなった

データ記録用PC
TVモニター

顕微鏡とカメラオシロスコープ

アンプ
リンゲル液

海馬
記録電極

電気刺激装置
電気刺激

海馬刺激電極電気信号

ニューロンに与えるテオブロミン濃度の決定
体重５０kgの人が１００ｇのチョコレートを食べたときの血流中のテオブロミンの濃度を推定し、１０μMとした。

ニューロンの反応の３つの指標
反応時間
二つ目のピーク

0.2mV
10ms
一つ目のピーク

実験結果の解説

遠い発火
プラスの反応Na＋＋＋＋

電気刺激

記録＋Na＋＋＋＋＋＋＋近くの応答

マイナスの反応定量的な解析（結果）テオブロミン投与15分後

通常（投与５分前）

洗浄25分後0.2mV
10ms
二つ目のピーク
0.60.50.50.50.40.40.40.30.30.20.20.10.100

反応時間12100.3

テオブロミン
テオブロミン

wash
wash

860.2

40.1200control
control

＊

14＊
ミリ秒

0.60.6mV

mV
mV

一つ目のピーク
一つ目のピーク

control

テオブロミンwash

control

テオブロミン

テオブロミンにより、二つ目のピークと反応時間の増大がみられた。＊は統計的有意差を示す。

＊： P < 0.05

wash

二つ目のピーク
0.6

＊

0.5mV

0.40.30.20.10control

テオブロミン＊： P < 0.05

wash結果と疑問
海馬のスライスを使った実験によってテオブロミンが学習効率を上げる可能性があることが推測される
しかし脳の神経活動の活性を上げるだけなのか、「学習」を誘導しやすくするのかについては、わからない
海馬のスライスに学習時と同様の刺激を与えて、テオブロミンと学習の関連を調べる必要がある。

疑似学習刺激（シータバースト刺激）
60回
0.2秒

0.01秒
個体が学習するときに海馬で、このパターンに似た電気信号が観察されると言われている。

シナプスの長期増強と学習シナプスの情報伝達効率が上昇すること（長期増強）が、学習時の基本的なプロセスであると考えられている。

後細胞
特定の刺激の前前細胞大きくなる
後実験結果（シータバーストによる長期増強の確認）
シータバースト前

シータバーストによって、一つ目のピークと反応時間が増大した。
↓
疑似学習の成立

シータバースト１０分後

1mV
10m秒

二つ目のピークの大きさはかわらなかった。

刺激前の値を１としたときの割合

刺激前後の比較（長期増強）＊＊： P < 0.05
＊
ピーク１
ピーク2
反応時間

刺激前の値を１としたときの割合

テオブロミンの効果 （疑似学習）
一つ目のピーク＊
反応時間

Teテオブロミンなし Teテオブロミンあり＊： P < 0.05

一つ目のピークの変化から、テオブロミンによる学習促進効果がみとめられた

全体のまとめ
チョコレートと学習の関係について明らかにするために、行動学習実験と脳細胞の電気反応の二つの方法を用いた。
行動実験では、チョコレートの学習に対する統計的な有意差は認められなかったが、一定の傾向は見られた
脳細胞の電気反応からは、チョコレートに含まれるテオブロミンが海馬での疑似学習効率を上げることが示された。

チョコレートを食べることによって、学習効率が上がる可能性がある。

今後の展望ご静聴ありがとうございました。

実験方法（準備）１ 海馬脳スライス標本をチェンバーに置く。

２ 刺激電極にリンゲル液を注入する。

実験方法（測定）１ 刺激電極、記録電極を海馬にセットする。

２ 電気刺激をおこなって記録を取る。

実験方法（測定）３ リンゲル液にテオブロ ４ 通常のリンゲル液にミン（１０μmol）を加え戻して15分後に記録をて10分後に記録をとる。
とる。

テオブロミン濃度の決定
100g中のチョコレートに10％のカカオが入っており、そのうちの1％がテオブロミンとしそのうち50％が体内に吸収されたとする。
体重50ｋｇの人の血液量を5L としてテオブロミンの分子量（180.17）から濃度を計算すると、約10μM となる。

Ｐ値算出方法（被験者内2元配置の分散分析）• AB集計表・AS集計表・BS集計表を作成する。
• [ABS][X][A][B][AB][AS][S][BS]を算出
2

例： [S ] = Spqnii• 平方和に関してSSA、SSB、SSAxB、SST、SSS、SSAxS、SSBxS、SSAxBxSを計算する。
• 平均平方およびF値を計算する。
• 分散分析表を完成し、F値の有意性について判定する。

分散分析計算用ソフトウエア

なぜ遠い所では＋の反応なのか―
オシロスコープ＋＋――＋
オシロスコープ：刺激電極：記録電極＋―