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神経科学や心理学において、言語中枢という用語は、音声処理と音声生成において特定の機能を果たす脳領域を総称して指します。[ 1 ]言語は、人間が難しい問題を解決する能力を与え、独特な社会的な相互作用を可能にする中核的なシステムです。[ 2 ]言語によって、個人は特定の概念に記号（単語や記号など）を割り当て、適切な文法規則に従う文や句を通してそれらを利用することができます。[ 2 ]最後に、音声は言語が口頭で表現されるメカニズムです。[ 2 ]
情報は、言語関連領域を含むより大きなシステムで交換されます。これらの領域は、領域間で情報を伝達することを可能にする白質線維束によって接続されています。 [ 3 ]複数の言語中枢間で接続が可能であることを示唆した後、白質線維束が言語生成にとって重要であることが認識されました。[ 3 ]言語生成と処理に関与する3つの古典的な言語領域は、ブローカ野、ウェルニッケ野、および角回です。
ブローカ野が言語機能に関与している可能性が初めて示唆されたのは、フランスの神経学者で人類学者のポール・ブローカが1861年に提唱した。この発見の根拠は、下前頭回にあるこの脳領域の損傷によって生じる言語障害の分析であった。[ 2 ]ポール・ブローカは、話すときに「tan」という単語しか発音できないルボルニュという患者を診ていた。同様の障害を持つ別の患者を診た後、ポール・ブローカは下前頭回の損傷が明瞭な言語に影響を与えるという結論に至った。[ 2 ]
ブローカ野は、統語処理の「中枢」としてよく知られています。[ 2 ]ポール・ブローカが後部下前頭回にある領域と発話生成を関連付け、それを「ブローカ野」と名付けて以来、その存在は知られています。[ 4 ]この領域は発話生成を司っていますが、言語システムにおけるその役割の具体的な詳細は不明です。[ 4 ]しかし、音韻処理、意味処理、統語処理、およびワーキングメモリに関与しています。[ 5 ]ブローカ野の前部領域は意味処理に関与し、後部領域は音韻処理に関与しています（Bohsali、2015）。ブローカ野全体は、他の種類のタスクよりも読書タスク中に高い活性化を示すことが示されています。[ 6 ]
音声生成の簡単な説明では、この領域は音韻的単語表現を時系列的に音節のセグメントに分割し、それがさまざまな運動領域に送られて音声コードに変換されます。[ 4 ]この領域がどのように音声を生成するかの研究は、単語と複合語の両方を使用したパラダイムで行われてきました。[ 4 ]
ブローカ野は音韻分節、統合、統語処理と相関しており、これらはすべて言語情報に関連しています。[ 4 ]この領域は、話し言葉の生成に関わる皮質システム内の情報変換を同期させますが、単語の生成には寄与しません。[ 4 ]下前頭葉は単語の生成を担当しています。[ 4 ]
さらに、ブローカ野は構造的に視床と関連しており、両方とも言語処理に関与しています。[ 5 ]両領域間の接続は、視床の2つの核、プルビナールと腹側核によって行われ、これらはブローカ野のBA 44と45と同様に言語処理と言語機能に関与しています。 [ 5 ]プルビナールは前頭皮質の多くの前頭領域に接続されており、腹側核は発話に関与しています。[ 5 ]脳の前頭言語領域は音声知覚に関与していることが示されています。[ 5 ]
ブローカ野は今日でも重要な言語中枢と考えられており、構文、文法、文構造の処理において中心的な役割を果たしている。
ウェルニッケ野は、1874年に失語症（話す能力の喪失）の研究中に発見したドイツの医師カール・ウェルニッケにちなんで名付けられました。この脳領域は言語理解に関与しています。[ 7 ]したがって、ウェルニッケ野は口頭言語の理解に関係しています。[ 8 ]ウェルニッケ野の他に、左後上側頭回（pSTG）、中側頭回（MTG）、下側頭回（ITG）、縁上回（SMG）、角回（AG）も言語理解に関与しています。したがって、言語理解は特定の領域に限定されるものではありません。むしろ、下頭頂葉と左側頭葉の広い領域が関与しています。[ 7 ]
発話の最終段階は一連の筋肉運動であるが、単語を構成する音素（子音と母音の音声）のシーケンスに関する知識を活性化することは音韻検索である。ウェルニッケ野は音韻検索に貢献する。[ 7 ]発話のすべてのタスク（単語の検索、繰り返し、音読など）には音韻検索が必要である。発話の繰り返しに関わる音韻検索システムは聴覚音素知覚システムであり、音読には視覚文字知覚システムが用いられる。[ 7 ]コミュニケーションを伴う発話には、音韻検索に先行する段階がある。発話の理解には、音素のシーケンスを単語の意味にマッピングすることが含まれる。[ 7 ]
角回は、具体的概念と抽象的概念の処理において重要です。また、言語情報の検索時の言語ワーキングメモリや、書かれた言語を話し言葉に変換する際の視覚記憶にも関与しています。 [ 9 ]左角回は、概念の検索と概念の統合を必要とする意味処理において活性化されます。また、左角回は、言語記憶における算術因子の想起を必要とする乗算と加算の問題においても活性化されます。したがって、左角回は数値の言語的符号化に関与しています。[ 9 ]
島皮質は発話と言語に関与しており、運動ニューロン、言語、感覚、および辺縁系の脳領域との機能的および構造的なつながりに関わっています。[ 10 ]発話生成における島皮質の機能に関する知識は、発話失行症の患者を対象としたさまざまな研究から得られています。これらの研究により、研究者は島皮質のさまざまな部分の関与を知るようになりました。これらの部分は、発話生成に関連する左前部島皮質と、誤解を招く発話理解に関与する両側前部島皮質です。[ 10 ]
多くの異なる情報源によると、脳の研究、ひいては言語障害の研究は19世紀に始まり、それらの障害の言語学的分析は20世紀に始まったとされています。[ 2 ]脳損傷後の言語障害を研究することは、脳が損傷後にどのように機能し変化するかを理解する上で役立ちます。このような場合、脳の障害は「失語症」と呼ばれます。[ 2 ]ブローカ野の損傷は主に発話の障害を引き起こし、側頭葉の下部に位置するウェルニッケ野の損傷は主に発話の受容の障害を引き起こします。
言語が影響を受ける方法は数多くあります。伝導性失語症やウェルニッケ失語症の特徴である音素性錯語は、音声理解の障害を伴いません。代わりに、音声生成の障害が必要であり、望ましい音素が誤って選択されたり、間違った順序で選択されたりします。 [ 7 ]したがって、音韻検索と意味システムの障害の組み合わせであるウェルニッケ失語症は、音声理解に影響を与えますが、音声生成の障害も伴います。[ 7 ]音素性錯語と失名詞症（単語検索の障害）は、音韻検索の障害の結果です。[ 7 ]
言語の生成と処理の障害を伴う別の病変は、発話に不可欠な構音器官の同期が困難になる発話失行です。 [ 2 ]このタイプの病変は島皮質の右上前中心回に位置し、ブローカ失語症の患者に多く見られます。[ 2 ]優位の腹側前核の病変は、意味性錯語や語想起困難を引き起こす可能性があります。[ 5 ]また、視床病変のある人は、語生成において意味概念と正しい音韻表現を結びつけるのが困難になります。[ 5 ]
ディスレクシアは言語処理障害です。読み書き、単語認識、音韻記録、計算、綴りなどの学習困難を伴います。幼少期に適切な介入を受けたとしても、これらの困難は生涯にわたって続きます。[ 11 ]学習（読み書きなど）に影響を与える要因が複数現れた場合、子どもはディスレクシアと診断されます。ディスレクシアと診断された子どもが具体的な認知機能に困難を抱えている場合、これは特異性の仮定と呼ばれ、ディスレクシアの診断に役立ちます。[ 11 ]
ディスレクシアの特徴としては、音韻処理の誤りによる馴染みのない単語の読み間違い、理解力の低下、ワーキングメモリの不足による発話、読解、書字の困難、音読の誤り、自己表現などの口頭スキルの困難、綴りや一般的な表現などの書字スキルの問題などが挙げられます。[ 12 ]ディスレクシアの人は学習困難だけでなく、整理、計画、社会的交流、運動能力、視覚認知、短期記憶の困難など、他の二次的な特徴も抱えています。これらの特徴は、私生活や学業に影響を与えます。[ 11 ]
構音障害は、中枢神経系および/または末梢神経系の損傷によって引き起こされる運動性言語障害であり、パーキンソン病、脳血管障害 (CVA)、外傷性脳損傷(TBI)などの変性神経疾患に関連しています。 [ 13 ]構音障害は、声帯の機械的な問題または神経疾患によって引き起こされる可能性があり、「p」の代わりに「b」を使用するなど、音素の異常な発音が生じます。[ 13 ]失行性構音障害は、単語の歪みを伴う失行症の一種です。[ 13 ]このタイプは、ブローカ野が関与している場合、顔面失行および運動性失語症に関連しています。[ 13 ]
20世紀後半のコンピュータ技術の進歩により、脳と言語の相関関係、およびそれに伴う障害についてより深く理解することが可能になった。[ 2 ]この進歩により、高解像度の3次元画像で脳構造をより鮮明に視覚化できるようになった。また、血流を通して脳活動を観察することも可能になった（Dronkers、Ivanova、& Baldo、2017）。[ 2 ]
PETやfMRIなどの新しい医用画像技術により、研究者は特定の時間に生きた脳のどの領域が活動しているかを示す画像を生成できるようになりました。機能的磁気共鳴画像法（fMRI）は、さまざまな領域の血流を観察することで、特定の脳機能を特定の脳領域に局在化します。[ 3 ]この技術は、外部刺激や安静時の変動によって影響を受ける神経活動の変化の位置と大きさを示します。[ 3 ] MRIは、20世紀に健康な脳と異常な脳の脳活動を観察するために開発された技術です。[ 2 ]拡散強調磁気共鳴画像法、または拡散テンソル画像法（DTI）は、生体内で白質束を追跡するために使用される技術であり、水の拡散を測定することによって内部の線維構造に関する情報を提供します。[ 14 ] [ 15 ]この拡散テンソルは、白質の接続性を推測するために使用されます。[ 3 ]
過去には、研究は主に大脳皮質の損傷による能力喪失の観察に基づいていた。現代では、医用画像診断が音声処理の研究に画期的な進歩をもたらした。現在では、比較的大きな脳領域が音声処理に関与していることが知られている。より最近の研究では、皮質下領域（被殻や尾状核など、大脳皮質の下にある領域）や前運動野（BA 6）が注目されている。背外側前頭前野（DLPFC）、補足運動野（SMA）、視覚的単語形態領域（VWFA）、上頭頂小葉（SPL）、下頭頂小葉（IPL）、腹側前運動野（vPMC）、小脳などの皮質および皮質下構造が言語処理に関与し、二次的な言語構造として機能することが示されている。[ 15 ]現在では、一次および二次聴覚野の近くにある大脳皮質の以下の構造が音声処理において基本的な役割を果たしていると一般的に考えられています。[ 15 ]
右利きの人では左半球が優位であることが多いが、統語処理では両側の活性化も珍しくない。現在では、右半球が「音声のリズムと旋律の変化」であるプロソディなどの超分節的音響特徴の処理において重要な役割を果たしていることが認められている。 [ 3 ]プロソディ情報には、音声の感情的内容である感情的プロソディ（右半球）と、音声の統語的および主題的構造である言語的プロソディ（左半球）の2種類がある。[ 3 ]
言語処理に関わるほとんどの領域は、生後2年目に脳の優位半球で発達します。この優位半球は、多くの場合（必ずしもそうとは限りませんが）、利き手とは反対の半球に対応しています。右利きの人の98%は左半球が優位であり、左利きの人の大多数も同様です。
コンピュータ断層撮影（CT）スキャンは1970年代に遡る技術であり、空間解像度は低いものの、生体内の損傷部位を特定することができる。[ 2 ]また、ボクセルベース病変症状マッピング（VLSM）およびボクセルベース形態計測（VBM）技術は、特定の脳領域が音声処理をサポートする際に異なる役割を担っているという理解に貢献してきた。[ 2 ] VLSMは、複数の脳領域によってサポートされる複雑な言語機能を観察するために使用されてきた。VBMは、神経変性疾患に関連する言語障害を分析するのに役立つ技術である。[ 2 ]
音声生成を脳の2つの大きな領域（ブローカ野とウェルニッケ野）にのみ分化させるという考え方は、医用画像技術が発達するずっと以前に受け入れられていましたが、現在では時代遅れとみなされています。ブローカ野が音声機能に関与していると最初に提唱したのは、フランスの神経学者で人類学者のポール・ブローカで、1861年のことでした。この発見の根拠となったのは、下前頭回にあるこの脳領域の損傷によって生じる音声障害の分析でした。ブローカ野の損傷は、主に音声生成の障害を引き起こします。
側頭葉下部に位置するウェルニッケ野の損傷は、主に言語理解障害を引き起こします。この領域は、 1874年に失語症（話す能力の喪失）の研究中に発見したドイツの医師カール・ウェルニッケにちなんで名付けられました。
ブローカ野は今日でも重要な言語中枢と考えられており、構文、文法、文構造の処理において中心的な役割を果たしている。
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