認知神経心理学

認知神経心理学は、脳の構造と機能が特定の心理プロセスとどのように関連しているかを理解することを目的とする認知心理学の一分野です。認知心理学は、新しい記憶を保存および生成する認知能力、言語を生成する認知能力、人や物を認識する認知能力、推論および問題解決能力に精神プロセスがどのように関わっているかを調べる科学です。認知神経心理学は、正常な認知機能のモデルを推論する目的で、脳損傷または神経疾患の認知への影響を研究することに特に重点を置いています。認知神経心理学の方法には、脳病理、記録、刺激、脳画像、発達障害の研究が含まれます。^{[ 1 ]}証拠は、脳領域に欠陥を示す個々の脳損傷患者の症例研究と、二重解離を示す患者から得られます。二重解離には、2 人の患者と 2 つのタスクが含まれます。1 人の患者は、一方のタスクで障害がありますが、もう 1 つのタスクでは正常であり、もう 1 つの患者は最初のタスクでは正常で、もう 1 つのタスクで障害があります。例えば、患者Aは印刷された単語を読むのは苦手だが、話し言葉を理解するのは正常である一方、患者Bは書かれた単語を理解するのは正常だが、話し言葉を理解するのは苦手である。科学者はこの情報を解釈して、単語理解のための単一の認知モジュールが存在する理由を説明できる。このような研究から、研究者は脳の異なる領域が高度に専門化されていると推測する。認知神経心理学は、脳損傷患者にも関心を持つが、特に認知プロセスの根底にある神経メカニズムの解明に焦点を当てている認知神経科学とは区別される。 ^{[ 2 ]}

脳損傷と機能の関連性は、紀元前16世紀の古代エジプトのエドウィン・スミス・パピルスに初めて記録された。^{[ 3 ] [ 4 ]}

1522年、イタリアの医師ヤコポ・ベレンガリオ・ダ・カルピは著書『頭蓋骨骨折について』の中で、脳損傷はめまい（嘔吐、出血、失語症も含む）を引き起こすと記した。^{[ 5 ]} 1825年、フランスの医師ジャン＝バティスト・ブイヨーは、前頭葉の病変が言語障害の原因であると提唱した。^{[ 6 ]}

1848年、フィニアス・ゲージは爆発事故で鉄棒が脳を貫通したことで、前頭前野と行動、意思決定、結果との関連性を研究する上での古典的な被験者となった。^{[ 8 ]： 19}

認知神経心理学は、19世紀後半に始まった言語障害の図解アプローチにルーツを持つ。失語症が脳損傷の部位によって異なる形態をとるという発見は、脳機能を理解するための強力な枠組みを提供した。^{[ 9 ]}

1861年、ポール・ブローカは、意味のない単語「タン」以外何も話せない失語症患者の死後研究を報告した。ブローカは、左前頭葉のある領域が損傷していることを示した。タンは発話はできなかったが理解はできたため、ブローカはこの領域が発話に特化しており、言語能力はこの皮質領域に局在している可能性があると主張した。ブローカは数週間後、別の患者であるルロンに対しても同様の研究を行った。ルロンはタンと同様に言葉を理解できたが、同じ5つの単語を繰り返すことしかできなかった。ルロンの脳を調べたところ、ブローカはルロンの病変が患者のタンとほぼ同じ領域にあることに気づいた。また、彼が検査した25人以上の失語症患者全員に左前頭葉の病変が見られたものの、脳の右半球には損傷がなかったことにも気づいた。このことから彼は、言語機能はおそらく脳の左半球の下前頭回、現在ブローカ野として知られる領域に局在していると結論付けた。^{[ 10 ]}

カール・ヴェルニッケはその後、側頭葉のさらに奥に損傷を受けた患者で、話すことはできるが話された内容を理解できない症例を報告し、潜在的に相互接続された2つの言語中枢の存在を示唆した。^{[ 11 ]}これらの臨床的記述は、リヒトハイムによって言語組織論に統合された。^{[ 12 ]}その後、これらのモデルは、デジェリンの読解理論、リープマンの行動理論、リサウアーの1890年の物体認識理論、レヴァンドフスキーとシュタデルマンの1908年の計算理論の基礎を築くために使用され、発展した。^{[ 13 ]}

しかし、20世紀初頭には、図表を作成する神経学者の過度に精密な記述に対する反動が見られた。ピエール・マリーは1906年にブローカ野に関するこれまでの証拠に反する結論に異議を唱え^{[ 14 ]}、ヘンリー・ヘッドは1926年に脳局在の分野全体を攻撃した^{[ 15 ]。}

認知神経心理学の現代科学は、ブローカとウェルニッケの洞察が臨床的に依然として重要であることを示した神経学者ノーマン・ゲシュウィンドの洞察に刺激されて、1960年代に出現しました。この分野へのもう1つの刺激は、20世紀半ばの行動主義への反動として出現した認知革命と成長中の認知心理学でした。 ^{[ 16 ]} 1950年代半ばの心理学者は、精神情報処理システムの構造は科学的に許容される方法で調査できることを認識しました。彼らは、音声と言語の研究だけでなく、選択的注意の研究からの実験データを説明するために、新しい認知処理モデルを開発して適用しました。^{[ 17 ]}認知心理学者と臨床神経心理学者は、これらの障害をよりよく理解するために、より多くの研究協力を発展させました。神経心理学の復活は、マーシャルとニューカム（1966）による読書に関する2つの画期的な共同論文と、ウォリントンとシャリス（1969）による記憶に関する2つの画期的な共同論文の発表によって特徴づけられました。^{[ 17 ]}その後、エリザベス・ウォリントン、ブレンダ・ミルナー、ティム・シャリス、アラン・バデリー、ローレンス・ワイスクランツなどの先駆者たちの研究により、神経疾患患者は認知心理学者にとって重要なデータ源であることが実証されました。

神経心理学が完全に再確立されるまでには10年もかかりませんでした。神経心理学のさらなる成果が認められました。1977年にオックスフォードで開催されたこのテーマに関する科学会議の後、1980年に認知アプローチを用いて神経心理学を論じた最初の主要な書籍である『 Deep Dyslexia 』が出版され、1984年には『 Cognitive Neuropsychology 』誌が創刊され、 1988年には神経心理学の最初の教科書である『Human Cognitive Neuropsychology』が出版されました。 ^{[ 17 ]}

特に関心を集めた分野は記憶でした。側頭皮質や中脳領域（特に乳頭体）の海馬の損傷によって健忘症になった患者が初期の研究対象でした。重度の健忘症の患者は、部屋を出て戻ってきても検査官に会ったことすら思い出せず、ましてや前日の出来事（エピソード記憶）など思い出せませんが、靴ひもの結び方（手続き記憶）、数秒間の数字の羅列（短期記憶または作業記憶）、学校で習った歴史的出来事（意味記憶）などは思い出すことができます。対照的に、患者は長期記憶機能は保持したまま短期記憶能力を失うことがあります。神経心理学の分野では、脳の特定の領域とその機能に対する病変の影響を調べる、このような研究が他にも数多く行われています。^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}

かつて患者HMとして知られていた記憶喪失患者ヘンリー・モライソンの研究は、現代認知神経心理学の先駆け、あるいは始まりとしてよく挙げられる。モライソンは1953年、難治性てんかんの治療のため、内側側頭葉の一部を外科的に切除した。内側側頭葉とともに海馬の大部分も切除された。この治療は危険な発作を軽減するのに成功したが、深刻な選択的記憶喪失という後遺症を残した。手術後、モライソンは1929年の株式市場暴落など、手術前の大きな出来事をいくつか覚えていたが、他の多くの出来事については混乱しており、新しい記憶を形成することができなかった。この偶然の実験は、脳が様々な種類の記憶をどのように処理するかを科学者に示していた。モライソンの記憶障害は手術によって引き起こされたため、脳の損傷部位が判明した。これは、正確な神経画像診断が普及する以前の時代には通常知り得なかった情報である。科学者たちは、海馬は新しい記憶の形成には必要だが、古い記憶の想起には必要なく、これらは2つの別々のプロセスであると結論付けた。また、モライソンから取り除かれた海馬と内側側頭葉の両方が、短期記憶を長期記憶に変換する役割を担っていることも明らかになった。^{[ 21 ]}

認知神経心理学の初期の研究の多くは、脳病変の詳細な局在化をほとんど考慮せずに実施されました。神経画像法は比較的不正確で、他の解剖学的技術も限られていました。1990 年頃まで、多くの研究者は、損傷がどこにあるかではなく、認知障害のパターンの分析に重点を置いていました。^{[ 22 ]}詳細な解剖学的データが不足していたにもかかわらず、読解、言語、記憶の研究は、いくつかの重要な意味を持っていました。1 つ目は、特定の認知プロセス (言語など) は他のプロセスとは別に損傷を受ける可能性があり、そのため、別個の独立した認知 (および神経) プロセスによって処理される可能性があるということです。(言語に対する認知神経心理学的アプローチの詳細については、Eleanor Saffranなどを参照してください。) 2 つ目は、そのようなプロセスが脳の特定の領域に局在する可能性があるということです。これらの主張はどちらもまだある程度議論の余地がありますが、その影響により、心理学と神経科学の関係を理解するための潜在的に有益な方法として脳損傷に注目が集まりました。

認知神経心理学における重要なアプローチの一つは、認知機能の理論を検証する手段として、単一症例研究と解離を用いることである。例えば、読み書きは単一の認知プロセスから生じる異なるスキルにすぎないという理論があれば、脳損傷後に書くことはできるが読むことができない人、あるいは読むことはできるが書くことができない人を見つけることは不可能であるはずだ。このようなスキルの選択的な分裂は、脳の異なる部分が異なるプロセスに特化しており、したがって認知システムは分離可能であることを示唆している。^{[ 23 ]}

哲学者ジェリー・フォダーは、認知神経心理学において特に影響力があり、特に心、あるいは少なくともその一部は独立したモジュールに組織化されている可能性があるという考えを提唱した。認知能力が独立して損傷を受ける可能性があるという証拠は、この理論をある程度支持しているように見えるが、心のいくつかの側面（例えば信念など）はモジュール化されていないことは明らかである。厳密な機能主義者であるフォダーは、脳の神経学的特性がその認知特性に何らかの影響を与えるという考えを否定し、認知神経心理学という学問分野全体に疑問を呈している。^{[ 24 ]}

神経画像技術の向上により、障害のパターンと神経系のどの部分が損傷しているかを正確に把握することが可能になり、これまで発見されていなかった機能的関係を調査できるようになりました（病変法）。現代の認知神経心理学では、神経心理学や認知神経科学などの分野から、多くの同じ技術やテクノロジーが使用されています。これらには、脳機能または心理的パフォーマンスを測定するための神経画像、電気生理学、神経心理学的検査が含まれます。認知神経心理学で有用なテクノロジーには、陽電子放出断層撮影（PET）と機能的磁気共鳴画像法（fMRI）があります。これらの技術により、脳内の血流を測定することで、特定の認知タスクを実行する脳の領域を特定できます。PETスキャンは脳内の低レベル放射線を感知して3D画像を生成するのに対し、fMRIは磁気信号に基づいて動作し、「脳をマッピング」するために使用されます。脳波検査（EEG）は脳の電気活動を記録し、ミリ秒単位で発生する変化を特定できます。脳波検査は、てんかん患者において発作活動を検出するためによく用いられる。

認知神経心理学の原理は近年、精神疾患にも応用されるようになり、例えば、妄想の研究から正常な信念の機能について何がわかるのかといった理解が図られている。この比較的新しい分野は、認知神経精神医学として知られている。

• シャリス、ティム（1988）。神経心理学から精神構造へ。ケンブリッジ大学出版局。ISBN 0-521-31360-0。