脳機能の側方化

脳機能の側方化（または半球優位性^{[1] [2]} / 側方化^{[3] [4] ）とは、一部の神経機能または}認知プロセスが脳の片側または反対側に特化する傾向のことです。人間の脳は、正中縦溝によって2つの異なる大脳半球に分かれており、脳梁によって接続されています。2つの半球のマクロ構造はほぼ同じように見えますが、神経ネットワークの構成が異なるため、各半球で異なる特殊機能が実現されています。

脳構造の側方化は、健康な患者に見られる一般的な傾向に基づいていますが、それぞれの一般化には反例が多数存在します。人間の脳はそれぞれ異なる発達をしており、個人ごとに独自の側方化が生じます。これは特殊化とは異なります。側方化は、2つの半球に分割された1つの構造の機能のみを指します。特殊化は、より強力な人類学的歴史を持っているため、傾向として観察するのがはるかに簡単です。^[5]

確立された側方化の最も良い例は、ブローカ野とウェルニッケ野であり、両野はしばしば左半球にのみ存在します。意味、イントネーション、アクセント、韻律などの機能の側方化はそれ以来疑問視され、主に両半球の神経基盤を持つことが判明しました。^[6]もう1つの例は、脳の各半球が体の片側を表す傾向があることです。小脳ではこれは体の同じ側ですが、前脳ではこれは主に反対側です。

文法、語彙、文字どおりの意味などの言語機能は、特に右利きの人では、通常、左半球に偏在しています。 ^[7]右利きの人の言語生成は最大90％で左半球に偏在していますが、左利きの人の約50％では、より両側性、または右半球に偏在しています。^[8]これは、手の使用を伴う言語形式である書き言葉に関しては特に重要です。脳の偏在化という観点から書き言葉の言語的要素を分離しようとする研究では、左利きの成人と右利きの成人の脳半球の相対的な活性化の違いについて十分な証拠を提供できませんでした。^[9]

ブローカ野とウェルニッケ野は、それぞれ発話と発話の理解に関係しており、右利きの人の約95％では左大脳半球に位置するが、左利きの人の約70％では左大脳半球に位置する。^{[10] ：69}社会的交流、激しい感情の表現、数学的情報はすべて右大脳半球によって提供される。^[11]

基本的な感覚情報の処理は、身体の左側と右側、または身体の周囲の空間に分割されることによって側方化されます。

視覚では、各眼からの視神経のニューロンの約半分が交差して反対側の半球に投射し、約半分は同じ側の半球に投射しません。^[12]これにより、視覚情報は、視野の左側が主に右半球の視覚皮質で処理され、視野の右側はその逆になるように整理されます。

聴覚においては、片方の耳からの聴神経のニューロンの約 90% が交差して反対側の半球の 聴覚皮質に投射します。

触覚においては、皮膚からのニューロンのほとんどが交差して反対側の半球の 体性感覚皮質に投射します。

身体の左側と右側、そしてそれを取り囲む空間がこのように機能的に分かれているため、感覚皮質における情報処理は本質的に同一である。つまり、視覚刺激や聴覚刺激の処理、空間操作、顔の知覚、芸術的能力は両側で表現される。^[8]数値の推定、比較、オンライン計算は両側の頭頂葉領域に依存している^{[13] [14]}一方、正確な計算や事実の検索は、おそらく言語処理との関連から、左側の頭頂葉領域に関連付けられている。^{[13] [14]}

単に異なる脳モジュールが発生する一連の場所というよりも、それぞれの側に見られる機能の種類には共通点があり、たとえば、右側の描画能力の障害により、患者は主題の一部をまったく一貫性のない関係で描いたり、言語障害に見られるような左側の障害により、患者が会話のイントネーションの意味を捉える能力が損なわれなかったりする。^[15]これにより、英国の精神科医イアン・マクギルクリストは、左脳は倫理などの複雑な問題を規則や尺度に還元する傾向があり、右脳は全体論的かつ比喩的な傾向があるという、 2つの脳半球が異なる価値観を持っていると考えるに至った。^[16]

うつ病は、過活動の右脳と関連しており、「否定的な感情、悲観的な考え、非建設的な思考スタイルの処理」、警戒心、覚醒、内省に選択的に関与している証拠がある。一方、左脳は比較的活動が低下しており、「特に楽しい経験の処理に関与している」ことや「意思決定プロセスに比較的多く関与している」ことがわかっている。^[17]さらに、「左脳の病変は、省略反応バイアスまたはエラーパターンをもたらすのに対し、右脳の病変は、許容反応バイアスまたはエラーパターンをもたらす」。^[18]妄想性誤認症候群、重複性錯乱、カプグラ妄想も、右脳の病変の結果であることが多い。^[19]

右脳または左脳の損傷と、その結果生じる障害は、損傷を受けた部位の機能についての洞察を提供します。一部の脳機能は、脳の片側に集中しているという考えは真実です。脳卒中が脳の特定の部分に影響を与えると何が失われるかから、このことが部分的にわかります。左脳の損傷は、言語の生成と知覚に多くの影響を及ぼします。右脳の損傷または病変は、話すときに感情的な韻律^{[20]またはイントネーションの欠如につながる可能性があります[21]}。左脳は、細部にこだわった知覚の処理に関与することが多く、右脳は主に全体性または物事の全体的な概念を扱います^{[21] 。}

右半球の損傷は談話の理解にも重大な影響を及ぼす。右半球に損傷のある人は、推論を生み出したり、主要概念を理解して生み出したりする能力が低下し、代替の意味を管理する能力も低下する。さらに、右半球に損傷のある人は、しばしば唐突で形式ばったり、冗長で過剰な談話を示す。また、順番交代、話題の維持、知識の共有といった状況で、実用上の欠陥を示すこともある。^[21]脳の両側には異なる責任とタスクがあるが、お互いを補完し合い、より大きな全体像を作り出している。^[21] 側方の脳損傷は、視覚知覚の空間分解能にも影響を及ぼす可能性がある。左半球に損傷のある人は、高解像度、つまり画像の詳細な側面の知覚が損なわれる可能性がある。右半球に損傷のある人は、低解像度、つまり画像の全体像の知覚が損なわれる可能性がある。

脳の特定の領域、あるいは半球全体が損傷または破壊された場合、損傷した領域と患者の年齢に応じて、同じ半球の隣接する領域または他の半球の対応する領域がその機能を引き継ぐことがあります。^[22]損傷により、ある領域から別の領域への経路が妨げられると、非効率ではあるものの、切り離された領域と情報を伝達するための代替（間接）接続が形成されることがあります。

ブローカ失語症は、表現性失語症の特殊なタイプであり、ブローカ領域の損傷または病変によって生じる失語症であることからそのように名付けられました。ブローカ領域は、左下前頭半球に最もよく見られます。したがって、ブローカ領域の機能不全から生じる失語症は、表現性があり非流暢な失語症です。ブローカ領域は言語の発音と生成に不可欠であるため、問題が発生するため「非流暢」と呼ばれます。この領域は、発話の生成と思考を言葉に表現する運動面の一部を制御しており、この領域に病変があると、特定の非流暢な失語症が発生します。^[23]

ウェルニッケ失語症は、一般的には左半球のシルビウス溝の上にある脳の領域の損傷が原因です。この領域の損傷は、主に言語理解の障害を引き起こします。通常の旋律的なイントネーションで流暢に話す能力は保たれますが、ウェルニッケ失語症の人が発する言語は意味上の誤りに満ちており、聞き手には意味不明に聞こえる場合があります。ウェルニッケ失語症は、音韻的錯語、新語、または専門用語が特徴です。ウェルニッケ失語症の人のもう 1 つの特徴は、自分が犯している間違いを気にしないことです。

「右脳派」または「左脳派」の人という概念は、脳の大脳半球の本質を単純化しすぎた、広く信じられている神話であると考えられています（ただし、最近の反対意見については、以下を参照してください）。左脳/右脳派の概念の「神話破り」につながる証拠は、ますます多くの研究が明らかにされるにつれて増えています。ハーバード・ヘルス・パブリッシングには、性格や環境要因を別にすれば、脳の両側に類似性があることを明らかにする脳スキャンを示した、2013年のユタ大学の研究が掲載されています。^[24]特定の機能は、脳の左右対称性を示していますが（言語は主に左半球で処理され、空間的および非言語的推論は右半球で処理されます）、これらの機能は、どちらかの半球に排他的に結びついているわけではありません。^[25]

テレンス・ハインズは、脳の側方化に関する研究は研究プログラムとして有効であるが、商業プロモーターはそれを研究の意味合いをはるかに超えた主題や製品の宣伝に利用していると述べています。^[26]たとえば、この研究の意味合いは、眼球運動による脱感作および再処理法（EMDR）や神経言語プログラミングなどの心理的介入、^{[27] [28]}脳トレーニング機器、または管理者トレーニングとは関係がありません。^[29]

一部の普及版では、脳の側方化に関する科学を単純化しすぎて、両脳半球の機能的差異を実際よりも絶対的なものとして提示している。^{[30] : 107  [31]}興味深いことに、研究では脳の側方化の機能がまったく逆であることが示されており、右脳は概念間を創造的かつ無秩序に結び付け、左脳は特定の日付と時間に固執する傾向があるが、一般的には左脳は言語解釈、右脳は時空間というパターンに従っている。^{[32] [33]}

19世紀、そしてそれほどではないが20世紀には、脳のそれぞれの側が特定の性別と関連していると考えられていた。左脳は男性性、右脳は女性性に対応し、それぞれの側は独立して機能すると考えられていた。^[34]脳の右側は劣っているとみなされ、女性、野蛮人、子供、犯罪者、精神異常者に顕著であると考えられていた。フィクション文学におけるこの典型的な例は、ロバート・ルイス・スティーブンソンの『ジキル博士とハイド氏』に見ることができる。^[35]

脳機能の側性化の最初の兆候の 1 つは、1861 年のフランスの医師ピエール ポール ブローカの研究から生まれました。彼の研究には、「タン」というあだ名の男性患者が関わっていました。この患者は言語障害 (失語症) を患っていました。「タン」は彼が発音できる数少ない単語の 1 つであったため、あだ名が付けられました。ブローカはタンの検死で、彼の左大脳半球に梅毒病変があると判断しました。この左前頭葉の脳領域 (ブローカ領域) は、重要な発話生成領域です。ブローカ領域の損傷によって引き起こされる発話生成障害の運動面は、表現性失語症として知られています。このタイプの失語症の臨床評価では、患者は発話に困難を伴います。^[36]

ドイツの医師カール・ウェルニッケは、ブローカの研究の流れを引き継ぎ、表現性失語症とは異なる言語障害を研究しました。ウェルニッケは、すべての障害が発話生成に関係しているわけではなく、言語に関係するものもあると指摘しました。彼は、左後上側頭回 (ウェルニッケ野) の損傷が、発話生成障害ではなく言語理解障害を引き起こすことを発見しました。この症候群は、受容性失語症として知られています。

半球の特殊化に関するこれらの独創的な研究は患者または死後の脳を対象に行われたため、病理学が研究結果に及ぼす潜在的な影響について疑問が生じています。新しい方法により、健康な被験者の半球を生体内で比較することができます。特に、磁気共鳴画像法(MRI) と陽電子放出断層撮影法(PET) は、空間解像度が高く、皮質下脳構造を画像化できるため重要です。

1940年代、脳外科医のワイルダー・ペンフィールドと神経科医のハーバート・ジャスパーは、てんかんの手術による副作用を軽減するために脳マッピングの技術を開発した。彼らは、脳の運動皮質と体性感覚皮質を微弱電流で刺激し、脳の個別の領域を活性化した。彼らは、片方の半球の運動皮質を刺激すると、体の反対側の筋肉が収縮することを発見した。さらに、運動皮質と感覚皮質の機能マップは、人によってかなり一貫しており、その結果、ペンフィールドとジャスパーの有名な運動および感覚ホムンクルスの絵が生まれた。

1960年代にマイケル・ガザニガとロジャー・ウォルコット・スペリーが分離脳患者について行った研究は、機能的側性に関する理解をさらに深めることに繋がった。分離脳患者とは、脳梁切断術（通常は重度のてんかんの治療として）を受けた患者であり、脳梁の大部分を切断する。脳梁は脳の両半球をつなぎ、それらの意思疎通を可能にする。これらの接続が切断されると、脳の両半球は互いに意思疎通する能力が低下する。これにより多くの興味深い行動現象が明らかになり、ガザニガとスペリーは各半球がさまざまな認知プロセスや知覚プロセスにどのように寄与しているかを研究することができた。主な発見の1つは、右半球は基本的な言語処理はできるが、語彙や文法の能力がないことが多いということだった。^[37]エラン・ザイデルもそのような患者を研究し、右脳が少なくともある程度の統語能力を持っているという証拠を発見した。^[要出典]

言語は主に左脳に集中している。左脳は言語に最適化されていることが証明されているが、右脳は皮肉などの感情を扱う能力があり、話すときに文章の韻律を表現できる。シェパードとヒリスによると、「右脳は皮肉を知覚するのに重要であり（デイビスら、2016年）、比喩、推論、ユーモアを理解するために必要な文脈を統合し、感情や情緒の韻律（感情を伝えるピッチ、リズム、速度、音量の変化）を認識して表現する」。^[38] ガザニガが行った実験の1つでは、分離脳の男性患者がコンピューター画面の前に座り、画面の両側に言葉と画像が表示され、視覚刺激は右または左の視野、つまりそれぞれ左脳または右脳に送られた。患者の左視野（右脳）に画像を提示すると、何も見えないと報告することが観察されました。特定の物体を手探りで探すことができれば、見たものを言葉で表現する能力がないにもかかわらず、正しい物体を正確に選ぶことができました。

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  脳室と基底核。上面図。水平断面。深部解剖
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  脳室と基底核。上面図。水平断面。深部解剖

• 左脳、右脳？間違い