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報道発表資料  2012年9月12日  福祉保健局

目的ある行為を巧みに制御する前頭連合野の役割分担を解明
高次脳機能障害の病態解明に期待

 (公財)東京都医学総合研究所の山形朋子研究員、中山義久研究員、星英司副参事研究員らは、日々行う目的ある行為において、ヒトで大きく発達した前頭連合野にある3つの領域が役割分担していることを、世界で初めて解明しました。本研究成果は、記憶や行動計画などの高次脳機能(※1)を支える前頭連合野の機能解明と、その機能失調によって生じる高次脳機能障害(※2)の病態解明にむけて重要な発見となります。なお、この研究は東北大学脳科学センターとの共同研究での成果です。
 この研究成果は、米国神経科学学会誌「The Journal of Neuroscience」9月12日(米国東部時間)付オンライン版に掲載されました。

1 研究の背景

図1 目的ある行為の例

 ヒトは目的を達成するために行為を選び取っています。たとえば、暑い夏に自動販売機で冷たい飲みものを買う、という場合(図1)では、目的(冷たい飲み物を買う)に則って、実際の行為(自動販売機で“COOL”ボタンを押す)を決め、実行します。こうした目的のある行為は、前頭連合野によって支えられていることが臨床症例などによって示唆されています。しかし、行動の目的(何のため)と実際の行為(何をする)を切り分けることを試みた研究はほとんど無く、これらの神経メカニズムは謎に包まれていました。


2 研究の概要

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図2 認知行動課題

 目的と行為を切り分けるために、新しい認知行動課題をサル用に開発しました(図2)。サルの前にタッチモニターを置き、最初に色のついた画像(緑の円や、赤のダイヤなど)を見せます。次に左右に並んだ2つのカードを見せ、1つを選んで押してもらいます。ここで、たとえば“緑の円”なら右のカードを、“赤いダイヤ”なら左のカードを押すと、サルはジュースがもらえます。指示によって選ぶカードの左右を決めても、その後2枚のカードは画面上のいろいろな位置に出るので、実際にカードが見えるまではサルは到達するカードの場所は決められませんでした。こうした工夫は、カードの左右を決めること(目的)と、実際にカードに手を伸ばして押すこと(行為)を切り分けることを可能としました。

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図3 ヒトの前頭連合野
(前頭前野と高次運動野)
 この課題を行なっているサルの神経活動を調べたところ、前頭連合野の3つの領域(図3)は各々、以下の特徴を持っていることが明らかとなりました。1) 前頭前野の腹側部(黄色)は、画像の指示に基づいて行動の目的を決める。2) 前頭前野の背側部(桃色)は、行為が完遂するまで忘れずに目的を保持する。3) 高次運動野(緑色)は、目的から行為を選び取る。
 このように、今回の研究は、「目的を決め、それに則って行為を選び取り、実行する」という日々の行動の基本的な枠組みのなかで、前頭連合野の3つの領域の役割分担を世界で初めて明確に定義づけることに成功しました。


3 今後の展望

 前頭連合野で見出された役割分担の仕組みを、様々な認知行動課題を用いてより詳しく調べること、ならびに、大脳基底核をはじめとする他の脳部位とのやり取りへと研究を発展させることによって、ヒトで高度に発達した高次脳機能の神経基盤をより深く理解できるようになります。さらに、前頭連合野を中心とする脳領域の機能失調によって誘発される高次脳機能障害などの様々な病態を、今回見出された役割分担の視点からも理解できるようになります。こうした理解は、高次脳機能障害の病態解明やリハビリテーションプログラムの開発につながることが期待されます。

用語説明

※1:高次脳機能

 記憶、注意、意思決定、行動計画とその遂行などの認知的な脳情報処理過程のこと。前頭連合野はその機能の中心的な役割を担っている。

※2:高次脳機能障害

 脳血管障害や交通事故による脳損傷、低酸素脳症や脳炎などによって脳に機能脱落が生じ、高次脳機能が障害されること。また、障害により日常生活が制限されること。感覚機能や運動機能の障害とは区別される。記憶障害、注意障害、失語症、遂行機能障害などがある。

問い合わせ先
(公財)東京都医学総合研究所前頭葉機能プロジェクト
 電話 03-6834-2373
(公財)東京都医学総合研究所事務局研究推進課
 電話 03-5316-3109

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