認知的予備力

認知的予備力とは、脳の損傷に対する心と脳の抵抗力です。心の回復力は行動的に評価されますが、神経病理学的損傷は組織学的に評価されますが、損傷は血液ベースのマーカーと画像化法を使用して推定される場合があります。「予備力」の概念を探求する際に使用できるモデルは、脳予備力と認知的予備力の 2 つです。これらの用語は、文献ではしばしば同じ意味で使用されますが、モデルを議論する便利な方法を提供します。コンピューターのアナロジーを使用すると、脳予備力はハードウェア、認知的予備力はソフトウェアと見なすことができます。現在、これらすべての要因が全体的な予備力に寄与していると考えられています。認知的予備力は、文献では脳と認知的予備力の両方を指すためによく使用されます。

1988年にAnnals of Neurology誌に掲載された、137人の高齢者の死後検査の結果を報告した研究では、アルツハイマー病の 神経病理の程度と臨床症状の間に予想外の矛盾があることが明らかになりました。^[1]脳に広範囲のアルツハイマー病病変がある参加者の中には、臨床症状がまったくないか、非常に少ない人もいました。さらに、この研究では、これらの人々は年齢を合わせた対照群と比較して、脳の重量とニューロンの数が多いことが示されました。研究者らは、この現象について2つの説明が可能であると考えました。これらの人々はアルツハイマー病の初期段階にあったが、何らかの方法で多数のニューロンの喪失を回避したか、あるいは、代わりに、もともと脳が大きくニューロンが多かったため、より大きな「予備力」があったと言えるかもしれません。この文脈でこの用語が文献で使用されたのはこれが初めてです。

この研究は、この分野への関心を呼び起こし、これらの初期の発見を確認するためにさらなる研究が行われました。予備力が高いほど、臨床的障害が現れる前の閾値が高くなることが分かりました。^{[2] [3] [4]さらに、能力が高い人は臨床的に障害を負うとより急速に衰退し、予備力の高い人が増大する}神経病理学的損傷に対処するために導入したすべての補償システムと戦略が失敗したことを示していると考えられます。^[5]

脳の予備力は、脳の回復力、つまり、適切に機能しながら増大する損傷に対処する能力と定義できます。この受動的な閾値モデルは、一定のカットオフ値が存在することを前提としており、その値に達すると、必然的に認知症の臨床症状が現れます。

1997年の研究では、大きな脳におけるアルツハイマー病の 病理が必ずしも臨床的な認知症につながるわけではないことが判明しました。^[6]別の研究では、頭囲が臨床的なアルツハイマー病のリスク低下と独立して関連していることが報告されています。^[7]

前述のように、関連性が認められる研究もありますが、そうでない研究もあります。これは、頭囲やその他の近似値は間接的な測定方法であるためだと考えられています。

早期発症型認知症では、晩期発症型認知症よりもシナプス損失量が多い。^[8]これは、臨床的認知障害の発現に対する脆弱性を示している可能性があるが、他の説明もあるかもしれない。

小脳のような構造は脳の予備力に寄与する。^[9]小脳には脳内のニューロンの大部分が含まれており、認知機能と運動機能の両方に関与している。 [10]小脳回路は多様な形態のニューロン可塑性の場所であり、脳の予備力に関して大きな役割を果たす要因である。^[11]

双子の研究から、認知機能への遺伝的寄与が示唆されている。^[12]遺伝率の推定値は、一般的な認知機能については高いが、記憶そのものについては低いことがわかっている。^[13]教育の影響を考慮すると、実行機能の 79% は遺伝的寄与によって説明できる。^[14]双子と養子縁組の研究を組み合わせた研究では、すべての認知機能が遺伝性であることが判明した。この特定の研究では、処理速度の遺伝率が最も高かった。^[15]

認知的予備力は神経病理学的損傷に対する回復力も示しますが、ここで強調されるのは、脳が損傷したリソースを使用する方法です。これは、脳ネットワークの差別的リクルートメントや代替の認知戦略を通じてパフォーマンスを最適化または最大化する能力として定義できます。これは、閾値モデルではなく効率モデルであり、タスクがより少ないリソースを使用して、または神経リソースをより効率的に使用して処理され、結果として認知パフォーマンスが向上することを意味します。研究では、教育、職業、ライフスタイルなどの要因が認知的予備力の代理として使用されています。これらの要因は、認知的予備力の高さと正の相関関係にある傾向があるためです。

教育水準の高さと認知的に複雑な職業は、老年期における認知能力の高さを予測する要因の一部である。^[16]したがって、認知的予備力を研究するために最も一般的に使用される2つの指標は、教育と職業である。教育は、通常の老化における認知機能の低下だけでなく、変性疾患や外傷性脳損傷にも影響を及ぼすことが知られている。^[17]教育年数の少ない人の認知症の有病率が高いことから、教育はアルツハイマー病を予防する可能性があることが示唆されている。^[18]さらに、教育水準は成人のライフスタイルに大きな影響を与える。教育水準は、個人が学校で過ごす年数、または代わりに識字能力の程度によって測定される。^[17]おそらく、教育水準自体が、個人が病理学的変化を補うことを可能にする一連の認知ツールを提供している。^[18]より良い診断と治療を提供するために認知的予備力のレベルを評価するために考案された認知的予備力指数質問票（CRIq）は、認知的予備力への教育負荷を評価するために、教育年数と少なくとも6か月続く可能性のあるトレーニングコースを考慮に入れています。^[17]臨床的には、教育は認知症の重症度と負の相関がありますが、^[19]灰白質萎縮、頭蓋内容積、および全体的なグローバル認知とは正の相関があります。 ^{[20] [21]}神経学的には、教育は前頭頭頂領域間の機能的結合の増大と相関しています。 ^[22]および左側下側頭回の皮質厚の増大。^[23]教育レベルに加えて、バイリンガルであることは子供と高齢者の両方で注意力と認知制御を高め、認知症の発症を遅らせることが示されている。^[24]認知的予備力のもう一つの代理指標は職業である。研究によると、職業は生涯を通じて認知的予備力の付加的かつ独立した源泉となる可能性がある。通常、最後の仕事または最長の仕事が考慮される。職業の価値は、関与する認知負荷の点で変化する可能性がある。名声や給与など、他の一般的な指標も考慮される。CRIqによって測定される労働活動は、成人期の職業を評価する。労働活動には5つの異なるレベルがあり、知的関与と個人的責任の程度が異なる。労働活動は、生涯にわたる各職業の年数として記録された。^[17]認知予備力の代理指標としての職業は、右側頭葉内側部の局所効率および機能的結合と正の相関関係にある。^[23]認知刺激の強い職業は記憶力の向上と弱い相関関係にあるが、実行機能の向上とはより強い相関関係にある。^[21]これら 2 つの代理指標は通常一緒に測定され、通常は互いに高い相関関係にある。^[21]メンデルランダム化分析を用いた遺伝子研究では、職業レベルが高いほどアルツハイマー病のリスクが低下することが実証された。さらに、この研究では、学歴を考慮した後でも、職業上の達成度がアルツハイマー病のリスクに独立した影響を及ぼすことが確認された。^[25]

心理測定検査から得られる知能指数は、認知的予備力の貴重な代理指標として特定されており、平均値に比べてスコアが高いほど認知機能の低下速度が遅いことが示されています。^[26]しかし、処理速度などの認知機能サブドメインの低下速度は、病前IQの影響をあまり受けない可能性があります。^[27] IQと認知的予備力の関連の程度は、認知症の種類によって異なる場合があります。^[28]

臨床的障害のどのレベルであっても、より多くの活動に携わっているアルツハイマー病患者の脳では、神経病理学的変化の程度が高い。これは、教育やIQを調整した場合でも当てはまる。これは、ライフスタイルの違いが個人の回復力を高め、認知的予備力を高める可能性があることを示唆している。^[29]言い換えれば、認知に影響を与える日常の経験は、筋骨格や心血管機能に影響を与える身体運動に類似している。^[30]神経病理学的損傷の間接的な尺度として脳血流を使用すると、CBFが低いほど損傷が大きいことを示し、臨床的障害の所定のレベルでは、余暇活動スコアはCBFと負の相関関係にあることが判明した。 ^[30]言い換えれば、活動スコアが高い人はより多くの脳損傷に耐えることができ、したがってより多くの予備力を持っていると言える。Mortimer et al. 1997 年に 678 人の修道女を対象に認知テストを実施し、アルツハイマー病と診断された患者にはさまざまなレベルの認知活動とパフォーマンスがある可能性があることを示しました。大脳新皮質プラークが減少した被験者の 1 人は、脳重量が軽いにもかかわらず (または軽いために) 軽度の障害を抱えたまま生き延びました。

最近の研究では、老後の認知機能の健康に影響を及ぼし、認知機能低下や認知症のリスクを軽減する可能性を秘めた、修正可能な4つのライフスタイル要因が特定されています。^[31] 2011年から2013年にかけて、ウェールズ認知機能・老化研究（CFAS-Wales）では、65歳以上の認知機能が健康な2,315人のコホートからデータを収集し、ライフスタイル要因が影響を与えるという理論を確認しただけでなく、老後のライフスタイル要因と認知機能との横断的関連性に対する認知的予備力の媒介効果も検出しました。

認知・社会活動：知的な余暇活動（雑誌や新聞や本を読む、トランプやゲームやビンゴをする、授業に行くなど）、社会的な余暇活動（友人や親戚を訪問したり訪問されたりすることなど）、関与的な余暇活動（日常的な作業や有給労働、ボランティア活動で他の人を助けること）が多い人は、認知症を発症するリスクが著しく低い。^[30]

身体活動：認知機能低下や認知症の発症に大きな影響を与えます。^[31]

健康的な食事：健康的な食事に関する研究では、地中海式の食事を続けることで認知機能の健康が守られるという利点が強調されています。^[31]

アルコール摂取：研究によると、軽度から中程度のアルコール摂取（週1～2回または週3～4回）はリスクが低いことが示唆されており、若い頃の頻繁な飲酒は老後の認知機能低下の危険因子として特定されています。^[31]

4 つのライフスタイル要因は多岐にわたるため、各プロキシの重症度を指定するために、さまざまな自己報告スケールが使用されます。

パーキンソン病は、認知予備力と認知障害の役割に関連する疾患の一例です。パーキンソン病に関するこれまでの調査では、人間の脳における認知予備力の影響の可能性が示唆されていました。

いくつかの研究^[32]によると、いわゆる認知ライフスタイルは、いくつかの異なるメカニズムを介して媒介される一般的な保護因子として見られています。

2015年の研究^[33]には、（認知）ライフスタイルが横断的および縦断的尺度に与える影響が含まれていました。パーキンソン病の参加者525人が、認知のさまざまなベースライン評価を完了し、臨床的、社会的、人口統計学的データを提供しました。4年後、323人が追跡調査で認知評価に参加しました。そのため、研究者は、全般的な認知認知症の重症度の尺度を使用しました。教育レベルと社会経済的地位の次に、最近の社会的な関与のレベルが高いことも、認知症のリスクの低下と関連していることが示されています。一方、加齢と社会的な関与のレベルが低いと、パーキンソン病における認知症のリスクが高まる可能性があります。

脳予備力と認知予備力のモデル間のアプローチの違いにもかかわらず、両者は相互依存し関連している可能性があるという証拠があります。脳の場合、ハードウェアはソフトウェアによって変更できるようなので、コンピューターのアナロジーはここで終わります。

身体活動、学習、社会的交流の機会の増加の組み合わせとして定義される、豊かな環境への曝露は、脳の構造的および機能的変化を引き起こし、成体および老化動物モデルの海馬における神経新生速度に影響を与える可能性がある。 ^[34]これらの変化の多くは、認知活動そのものを必要とするのではなく、単に身体運動療法を導入するだけで実現できる。^[35]

人間の場合、ロンドンのタクシー運転手免許を持つ人の海馬後部は対照群よりも大きく、海馬前部は小さいことが知られている。^[36]この研究は、タクシー運転手（ロンドンの道路を記憶する能力が参入障壁となっており、「世界で最も過酷な道路知識のテスト」とされている）を職業として選んだ人は海馬が大きいが、運転による容積の変化は示さないことを示している。同様に、第二言語の習得には広範かつ持続的な認知活動が必要であるが、別の言語を習得していない人と比較して認知症のリスクを減らすようには見えない^[37]。ただし、生涯にわたるバイリンガルであることはアルツハイマー病の発症を遅らせることと関連している。^[38]

認知症の臨床診断は、基礎にある神経病理のレベルと完全には結びついていません。病理の重症度と認知能力の低下は、直接的な関係がない可能性があります。認知的予備力の理論は、この現象を説明します。Katzmanら（1998）は、10人の剖検結果に関する研究を実施し、アルツハイマー病に関連する病理を発見しました。^[1]しかし、同じ患者は生涯を通じてアルツハイマー病の症状を示さなかった。そのため、脳に病理が現れた場合、認知的予備力が認知機能の低下に対処するのに役立ちます。したがって、同じ病理であっても、認知的予備力の高い人は認知的予備力の低い人よりもうまく対処します。^[39]このため、認知的予備力の高い人は、損傷が深刻になるまで診断されません。

臨床的に推定できる認知的予備力は、多くの変数の影響を受けます。認知的予備力指数質問票（CRIq）は、個人の生涯を通じて、教育、仕事、余暇活動という3つの主な情報源に基づいて認知的予備力を測定します。^[40]

認知予備力（およびそれに関連する変数）は、アルツハイマー病という病気の過程から「保護」するものではないことに注意することが重要です。認知予備力の定義は、まさに病気の病理の存在に基づいています。つまり、認知予備力が病気の臨床的症状から保護するとはいえ、教育がアルツハイマー病から保護するという従来の考えは誤りです。^[34] 2010 年時点では、認知症やアルツハイマー病を予防するために認知予備力を高める方法を推奨するのに十分な証拠はありませんでした。^[35]一方、認知予備力は神経変性疾患に非常に重要な影響を及ぼします。認知予備力の高い患者は、認知予備力の低い患者と比較して、認知機能の低下が遅れました。しかし、認知機能低下の症状が現れると、認知予備力の高い患者は急速に認知機能が低下します。^[41]

認知予備力が存在するということは、予備力は高いが脳にすでに神経病理学的変化を患っている人は、標準的な臨床認知検査では検出されないことを意味します。逆に、これらの機器を臨床で使用したことがある人なら誰でも、予備力が非常に低い人では偽陽性の結果が出る可能性があることを知っています。この観点から、「適切なレベルの課題」という概念が簡単に浮かび上がります。認知予備力を測定し、予備力が高い人でも低い人でも早期の認知障害を正確に検出するのに十分なレベルの課題を課す、特別に調整された検査を提供できると考えられます。これは治療とケアに影響を及ぼします。

予備力が高い人の場合、閾値に達すると急速に悪化する。^[36]これらの個人とそのキャリアでは、早期診断により、意思決定ができ​​るうちに将来のケアを計画し、診断に適応する機会が得られる可能性がある。認知症患者を対象に実施された認知リハビリテーション研究では、認知予備力が低い患者は、認知予備力が高い患者と比較して、認知訓練リハビリテーションの結果が良好であることが示された。これは、認知予備力が高い患者は認知症状が遅れて現れ、そのため病気が病状に抵抗できなくなったためである。さらに、認知予備力が低い患者に見られる改善は、これらの患者が生涯にわたるプロセスとして認知予備力を構築できることを示している。^[42]