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頭蓋骨、または頭蓋は、通常、脊椎動物の脳を囲む骨の囲いです。[ 1 ] [ 2 ]魚類や両生類の中には、頭蓋骨が軟骨でできているものもあります。頭蓋骨は脊椎動物の頭部にあります。
人間の頭蓋骨は、神経頭蓋と顔面骨格という2つの主要な部分から構成されており、[ 3 ]第一咽頭弓から進化しました。頭蓋骨は体軸骨格の最前部を形成し、脳の頭部化と脳胞の拡大の産物であり、目、耳、鼻、舌などのいくつかの特殊な感覚器官、そして魚類では口の近くにあるひげなどの特殊な触覚器官を備えています。 [ 4 ]
頭蓋骨は、頭蓋骨、顔面骨、耳小骨の3種類の骨で構成されており、耳小骨は多数の扁平で不規則な骨が融合してできています。頭蓋骨は縫合と呼ばれる強固な線維性結合部でつながっており、多くの孔、窩、突起、副鼻腔があります。動物学では、頭蓋骨の開口部は窓と呼ばれ、その中で最も目立つのが大後頭孔で、脳幹がそこを通って脊髄に接続します。
人間の解剖学において、神経頭蓋（または脳頭蓋）はさらに頭蓋冠と内頭蓋に分けられ、これらが合わさって脳を収容する頭蓋腔を形成します。内側の骨膜は硬膜、顔面骨格、および内臓頭蓋の一部を形成し、下顎骨はその最大の骨です。下顎骨は、神経頭蓋の側頭骨と一対の顎関節で連結します。頭蓋骨自体は、環椎後頭関節で脊柱と連結します。人間の頭蓋骨は、生後2年で完全に発達します。
頭蓋骨の機能には、脳の物理的な保護、首の筋肉、顔の筋肉、咀嚼筋の付着部の提供、立体視と音源定位を可能にする固定された眼窩と外耳（外耳道と耳介）の提供、嗅覚、味覚、消化を向上させる鼻腔と口腔の形成、そして腔と副鼻腔内の音響共鳴による発声への寄与が含まれます。有蹄類やゾウなどの一部の動物では、頭蓋骨は角、枝角、牙の土台を提供することで、捕食者からの防御と性的選択にも機能しています。
英語の単語skull はおそらく古ノルド語のskulleに由来し、[ 5 ]、ラテン語のcranium はギリシャ語の語根κρανίον ( kranion )に由来する。
人間の頭蓋骨は、人間の骨格の中で頭部を形成する骨構造です。顔の構造を支え、脳のための空洞を形成します。他の脊椎動物の頭蓋骨と同様に、脳を損傷から保護します。[ 6 ]
頭蓋骨は、発生学的起源の異なる 3 つの部分、すなわち神経頭蓋、縫合、および顔面骨格から構成されています。神経頭蓋（または脳頭蓋）は、脳と脳幹を囲んで収容する保護的な頭蓋腔を形成します。[ 7 ]頭蓋骨の上部領域は頭蓋冠（頭蓋帽）を形成します。顔面骨格（膜性内臓頭蓋）は、顔を支える骨によって形成され、下顎骨を含みます。
頭蓋骨の骨は、縫合と呼ばれる線維性関節によって結合されています。縫合は骨の骨化によって形成される不動関節（関節固定関節）であり、シャーピー線維によってある程度の柔軟性が確保されています。縫合部には、ウォルミアン骨または縫合骨と呼ばれる余分な骨片が存在することがあります。これらはラムダ縫合に沿って最もよく見られます。
人間の頭蓋骨は一般的に22個の骨から構成されていると考えられている。8個の頭蓋骨と14個の顔面骨格骨である。神経頭蓋では、これらは後頭骨、2つの側頭骨、2つの頭頂骨、蝶形骨、篩骨、前頭骨である。
顔面骨格の骨（14）は、鋤骨、2つの下鼻甲介、2つの鼻骨、2つの上顎骨、下顎骨、2つの口蓋骨、2つの頬骨、および2つの涙骨です。一部の資料では、対になった骨を1つとして数えたり、上顎骨を2つの骨（その部分として）を持つものとして数えたりしています。一部の資料では、舌骨または中耳の3つの耳小骨、槌骨、砧骨、鐙骨を含めていますが、人間の頭蓋骨の骨の数に関する全体的な一般的な合意は、記載されている22です。
これらの骨の中には、神経頭蓋にある後頭骨、頭頂骨、前頭骨、顔面骨格にある鼻骨、涙骨、鋤骨など、扁平骨であるものがある。
頭蓋骨には、副鼻腔と呼ばれる空気で満たされた空洞と、多数の孔も含まれています。副鼻腔は呼吸上皮で覆われています。副鼻腔の既知の機能は、頭蓋骨の重量を軽減すること、声の共鳴を助けること、鼻腔に吸い込まれた空気を温めて湿らせることです。
孔とは頭蓋骨にある開口部のことである。その中で最も大きいのは後頭骨にある大後頭孔で、脊髄や神経、血管が通るようになっている。
脊椎動物の頭蓋骨は多数の骨で構成されており、これらの骨は発生と進化上の起源に基づいて 3 つのタイプに分けられます。軟骨頭蓋は進化的に最も古く、脳頭蓋と耳胞および鼻胞を囲む骨が含まれています。内臓頭蓋は顎、舌骨、喉頭の要素を含み、鰓弓に由来します。皮膚頭蓋は頭蓋骨の外側の骨の大部分を含み、これらの要素は骨質の外皮装甲に由来します。[ 8 ]
魚類の頭蓋骨は、緩やかに連結した一連の骨から構成されている。ヤツメウナギやサメは軟骨性の内頭蓋のみを持ち、上顎と下顎はそれぞれ独立した構造となっている。硬骨魚類はさらに真皮骨を持ち、肺魚やホロストフィッシュでは多かれ少なかれ一体化した頭蓋骨を形成している。下顎は顎を形成する。
より単純な構造は無顎魚類に見られ、頭蓋骨は通常、脳を部分的に囲む軟骨要素の溝状の籠で表され、内耳のカプセルと単一の鼻孔と関連している。特徴的なのは、これらの魚類には顎がないことである。[ 9 ]
サメやエイなどの軟骨魚類も、単純で、おそらく原始的な頭蓋骨構造を持っています。頭蓋骨は脳を囲む単一の構造で、下面と側面を覆っていますが、常に上部は大きな泉門として少なくとも部分的に開いています。頭蓋骨の最前部には、前部の軟骨板である吻と、嗅覚器官を包むカプセルがあります。これらの後ろには眼窩があり、さらに内耳の構造を包む一対のカプセルがあります。最後に、頭蓋骨は後方に向かって細くなり、大後頭孔は単一の顆のすぐ上に位置し、第一頸椎と関節しています。さらに、頭蓋骨のさまざまな箇所に、脳神経のための小さな孔があります。顎は、頭蓋骨本体とはほぼ常に分離している、独立した軟骨の輪で構成されています。 [ 9 ]
条鰭類魚類においても、原始的なパターンからかなりの変化が見られる。頭蓋骨の天井は一般的によく形成されており、その骨と四足動物の骨との正確な関係は不明であるが、便宜上、通常は同様の名称が付けられている。しかし、頭蓋骨の他の要素は縮小している場合がある。拡大した眼窩の後ろには頬部はほとんどなく、その間にはほとんど、あるいは全く骨がない。上顎は多くの場合、主に前上顎骨から形成され、上顎骨自体はさらに後方に位置し、顎と頭蓋骨の残りの部分を連結する追加の骨であるシンプレクティックがある。 [ 10 ]
化石の肉鰭類の頭蓋骨は初期の四足動物の頭蓋骨に似ているが、現生の肺魚類の頭蓋骨については同じことは言えない。頭蓋骨の天井は完全に形成されておらず、四足動物の頭蓋骨とは直接関係のない、やや不規則な形状の複数の骨で構成されている。上顎は翼状骨と鋤骨のみから形成され、それらすべてに歯がある。頭蓋骨の大部分は軟骨で形成されており、全体的な構造は縮小している。[ 10 ]
初期の四足動物の頭蓋骨は、肉鰭類の祖先の頭蓋骨とよく似ていた。頭蓋骨の天井は、上顎骨、前頭骨、頭頂骨、涙骨などを含む一連の板状の骨で構成されている。これは、サメやエイの軟骨性頭蓋骨に相当する内頭蓋を覆っている。人間の側頭骨を構成するさまざまな独立した骨も、頭蓋骨の天井の一部である。さらに、4 対の骨からなる板が口の天井を形成しており、これには鋤骨と口蓋骨が含まれる。頭蓋底はいくつかの骨で形成されており、これらの多くは哺乳類の蝶形骨と後頭骨の一部と相同である。最後に、下顎は複数の骨で構成されており、その中で最も前方の骨（歯骨）のみが哺乳類の顎骨と相同である。[ 10 ]
現存する四足動物では、元の骨の多くが消失したり、さまざまな配置で互いに融合したりしている。四足動物の頭蓋骨の骨の形状と配置は、噛むときに顎関節と歯の間で力を伝達する必要性によって影響を受けることが多い[ 11 ]。
鳥類は爬虫類と同様に双弓類の頭蓋骨を持ち、涙骨前窩（一部の爬虫類に存在する）がある。頭蓋骨には単一の後頭顆がある。[ 12 ]頭蓋骨は、前頭骨（頭頂部）、頭頂骨（頭後部）、前上顎骨および鼻骨（上嘴）、下顎骨（下嘴）の 5 つの主要な骨で構成されている。通常の鳥の頭蓋骨の重量は、通常、鳥の総体重の約 1% である。眼は頭蓋骨のかなりの部分を占め、小さな骨の輪である強膜眼輪に囲まれている。この特徴は爬虫類にも見られる。
現生両生類は通常、頭蓋骨が大幅に縮小しており、多くの骨が欠損しているか、軟骨によって全体的または部分的に置き換えられています。[ 10 ]特に哺乳類や鳥類では、脳の拡大を可能にするために頭蓋骨の変形が起こりました。さまざまな骨の融合は鳥類で特に顕著であり、個々の構造を識別することは困難な場合があります。
頭蓋骨は複雑な構造をしており、その骨は膜性骨化と軟骨内骨化の両方によって形成されます。顔面骨格の骨と神経頭蓋の側面と天井を構成する頭蓋骨の屋根の骨は、膜性骨化によって形成された真皮骨ですが、側頭骨は軟骨内骨化によって形成されます。脳を支える骨である内頭蓋（後頭骨、蝶形骨、篩骨）は、主に軟骨内骨化によって形成されます。したがって、前頭骨と頭頂骨は純粋に膜性です。[ 13 ]頭蓋底とその窩、前頭蓋窩、中頭蓋窩、後頭蓋窩の形状は急速に変化します。前頭蓋窩は特に妊娠初期の三半期に変化し、この時期に頭蓋骨の欠損が発生することがよくあります。[ 14 ]前頭蓋窩の胎児期の成長は均一ではありません。妊娠第1期には、胎児期8週から14週にかけて縦方向の寸法が5ミリメートルから17ミリメートルに増加するアロメトリー成長が見られます。同時に、前頭蓋窩の角度は減少し、深さは中頭蓋窩に向かって増加します。第2期には、成長は続きますが、前頭蓋窩の角度にわずかな変化があるだけで、より均一になります。前頭面における前頭蓋窩の深さが増加するにつれて、蝶形骨の小翼間の角度は徐々に減少します。[ 15 ]
出生時、人間の頭蓋骨は44個の独立した骨要素から構成されています。発達の過程で、これらの骨要素の多くは徐々に融合して固い骨になります（例えば、前頭骨）。頭蓋骨の屋根の骨は、最初は泉門と呼ばれる密な結合組織の領域によって隔てられています。泉門は6つあります。前泉門（または前頭泉門）、後泉門（または後頭泉門）、蝶形骨泉門（または前外側泉門）2つ、乳様突起泉門（または後外側泉門）2つです。出生時、これらの領域は線維性で可動性があり、出産とその後の成長に必要です。この成長は、後頭骨の鱗状部と外側部が接する「産科的蝶番」に大きな張力をかける可能性があります。この張力の合併症として、大脳静脈の破裂が考えられます。成長と骨化が進むにつれて、泉門の結合組織は骨に侵食され、縫合部が形成されます。 5つの縫合線は、2つの鱗状縫合線、 1つの冠状縫合線、 1つのラムダ縫合線、および1つの矢状縫合線です。後頭泉門は通常8週間までに閉じますが、前頭泉門は18か月まで開いたままになることがあります。前頭泉門は前頭骨と頭頂骨の接合部に位置し、赤ちゃんの額にある「柔らかい部分」です。注意深く観察すると、前頭泉門を通して脈拍がかすかに伝わるのを観察することで、赤ちゃんの心拍数を数えることができることがわかります。
新生児の頭蓋骨は、体の他の部分に比べて大きい。顔面骨格は頭蓋冠の7分の1の大きさである。（成人ではその半分の大きさである）。頭蓋底は短く狭いが、内耳はほぼ成人と同じ大きさである。[ 16 ]
頭蓋縫合早期癒合症は、乳児の頭蓋骨の線維性縫合の 1 つ以上が早期に癒合し、頭蓋骨の成長パターンが変化する状態です。[ 17 ] [ 18 ]頭蓋骨は癒合した縫合に対して垂直方向に拡張できないため、平行方向に成長します。[ 18 ]結果として生じる成長パターンは、成長する脳に必要なスペースを提供する場合もありますが、頭の形や顔の特徴が異常になることがあります。[ 18 ]代償作用が成長する脳に十分なスペースを効果的に提供できない場合、頭蓋縫合早期癒合症は頭蓋内圧の上昇を引き起こし、視覚障害、睡眠障害、摂食障害、または精神発達障害につながる可能性があります。[ 19 ]
銅打ち頭蓋とは、頭蓋内圧の上昇によって頭蓋骨の内面が変形する現象である。[ 20 ]この名称は、銅細工師がよく使うようなボールピーンハンマーで頭蓋骨の内側を叩いたような外観をしていることに由来する。この症状は子供に最も多く見られる。
脳の損傷は生命を脅かす可能性があります。通常、頭蓋骨は変形に対する高い抵抗力によって脳を損傷から保護します。頭蓋骨は自然界で最も変形しにくい構造の1つであり、直径を1cm縮小するには約1トンの力が必要です 。[ 21 ]しかし、頭部外傷の場合、硬膜下血腫などのメカニズムによって頭蓋内圧が上昇することがあります。このような場合、脳が膨張するスペースがないため、頭蓋内圧の上昇により脳が大後頭孔からヘルニア（「円錐状」）を起こすことがあります。圧力を軽減するための緊急手術を行わない限り、重大な脳損傷や死亡につながる可能性があります。これが、脳震盪を起こした患者を非常に注意深く観察する必要がある理由です。繰り返される脳震盪は、脳を保護する覆いとしての頭蓋骨の構造を活性化させる可能性があります。[ 22 ]
新石器時代に遡ると、穿頭術と呼ばれる頭蓋骨手術が時折行われていました。これは頭蓋骨にドリルで穴を開ける手術です。この時代の頭蓋骨を調べると、患者は手術後何年も生存していたことが分かります。穿頭術は、純粋に儀式的または宗教的な理由で行われていた可能性が高いと考えられます。現在でもこの手術は行われていますが、通常は頭蓋切除術と呼ばれています。
2013年3月、米国で初めて、研究者らが患者の頭蓋骨の大部分を精密な3Dプリントポリマーインプラントに置き換えた。[ 23 ]約9か月後、オランダ人女性に対して、3Dプリントプラスチックインサートによる初の完全な頭蓋骨置換手術が行われた。彼女は骨過形成症を患っており、頭蓋骨の厚みが増し、脳が圧迫されていた。[ 24 ]
2018年にボストンのハーバード大学医学部の研究者らが国立衛生研究所（NIH）の資金提供を受けて行った研究では、脳組織の損傷後、免疫細胞が骨髄とともに頭蓋骨内の「微細な通路」を通って炎症部位に到達する可能性が示唆された。[ 25 ]
性的に二形的な頭蓋骨の特徴の外科的変更は、顔面女性化手術または顔面男性化手術の一部として行われることがあります。これらの再建手術は、性的に二形的な顔の特徴を、望ましい性別の顔の特徴に形と大きさを近づけるように変更することができます。[ 26 ] [ 27 ]これらの手術は、性別違和のあるトランスジェンダーの人々の治療の重要な部分となる可能性があります。[ 28 ] [ 29 ]
人工的な頭蓋変形は、一部の文化において歴史的に広く行われてきた慣習である。紐や木の板を用いて乳児の頭蓋骨に圧力をかけ、その形状を変化させる。時にはかなり大きな変化をもたらすこともあった。この処置は出生直後から始まり、数年間にわたって続けられた。
顔と同様に、頭蓋骨や歯も、その人の生涯や出自を示す手がかりとなる。法医学者や考古学者は、定量的および定性的な特徴を用いて、頭蓋骨の持ち主がどのような容姿をしていたかを推定する。イギリスのスピタルフィールズや日本の縄文塚のように、大量の骨が発見された場合、骨学者は、長さ、高さ、幅の比率などの特徴を用いて、研究対象集団と他の現存または絶滅した集団との関係性を把握することができる。
ドイツの医師フランツ・ヨーゼフ・ガルは、 1800年頃に骨相学の理論を提唱した。この理論は、頭蓋骨の特定の形状が、持ち主の性格特性や知的能力と関連していることを示そうとする試みであった。しかし、現在では彼の理論は疑似科学とみなされている。
19世紀半ば、人類学者は男性と女性の頭蓋骨を区別することが極めて重要だと考えた。当時の人類学者ジェームズ・マグリガー・アランは、女性の脳は動物の脳に似ていると主張した。[ 30 ]これにより人類学者は、女性は実際には男性よりも感情的で理性的ではないと断言することができた。マグリガーはその後、女性の脳は乳児により似ていると結論付け、当時女性を劣っているとみなした。[ 30 ]女性の劣等性という主張をさらに推し進め、当時のフェミニストを黙らせるために、他の人類学者も女性の頭蓋骨の研究に加わった。これらの頭蓋計測は、頭蓋学として知られるものの基礎となっている。これらの頭蓋計測は、女性と黒人を結びつけるためにも使用された。[ 30 ]
研究によると、幼少期には男女の頭蓋骨にほとんど差がないが、成人期には男性の頭蓋骨は女性の頭蓋骨よりも大きく頑丈になる傾向があり、女性の頭蓋骨は軽くて小さく、頭蓋容量は男性の約 10 パーセント少ない。[ 31 ]しかし、後の研究では、女性の頭蓋骨はわずかに厚く、そのため男性は女性よりも頭部損傷を受けやすい可能性があることが示されている。[ 32 ]しかし、他の研究では、男性の頭蓋骨は特定の領域でわずかに厚いことが示されている。[ 33 ]いくつかの研究では、女性は男性よりも脳震盪を起こしやすいことが示されている。[ 34 ]また、男性の頭蓋骨は年齢とともに密度を維持することが示されており、これは頭部損傷の予防に役立つ可能性があるが、女性の頭蓋骨の密度は年齢とともにわずかに減少する。[ 35 ] [ 36 ]
男性の頭蓋骨は、眼窩上隆起、眉間、側頭線がより目立つ場合がある。女性の頭蓋骨は一般的に、眼窩がより丸く、顎がより狭い。男性の頭蓋骨は平均して、女性の頭蓋骨よりも口蓋が大きく幅広く、眼窩がより四角く、乳様突起が大きく、副鼻腔が大きく、後頭顆が大きい。男性の下顎骨は、女性の下顎骨よりも顎がより四角く、筋肉の付着部がより厚く、より粗い。[ 37 ]
頭蓋指数は、頭の幅を100倍し、その長さ（前後方向）で割った値です。この指数は、特に犬や猫などの動物の分類にも用いられます。幅は通常、頭頂隆起のすぐ下で測定され、長さは眉間から後頭点までを計測します。
人間は次のような存在である可能性がある。
垂直頭蓋指数とは、頭の高さに100を掛けた値を頭の長さで割った比率のことである。
人間は次のような存在である可能性がある。
頭蓋骨に穴を開ける穿頭術は、考古学的証拠のある最古の外科手術であるとされており、洞窟壁画や人骨の形で発見されている[ 38 ] 。紀元前6500年に遡るフランスの埋葬地では、発見された120個の先史時代の頭蓋骨のうち40個に穿頭術の穴があった[ 39 ] 。
この記事は、 グレイ解剖学第20版（1918年）128ページからのパブリックドメインのテキストを引用しています。
本稿の編集時点において、この記事は、Wojciech Derkowski、Alicja Kędzia、Krzysztof Dudek、Michał Glonek 共著の「ヒトの出生前段階における前頭蓋窩の形態計測評価とその臨床的意義」の内容を使用しています。この内容は、クリエイティブ・コモンズ表示-継承 4.0 国際ライセンスの下での再利用が許可されていますが、GFDLの下では許可されていません。関連するすべての条件を遵守する必要があります。
