ミュー波

感覚運動ミューリズムは、ミュー波、櫛状リズム、ウィケットリズム、弓状リズムとも呼ばれ、随意運動を制御する脳の部分にある、おそらく錐体型の多数のニューロンが関与する電気活動の同期パターンです。 ^[1]これらのパターンは、脳波(EEG)、脳磁図(MEG)、または皮質電気記録(ECoG) によって測定され、7.5～12.5 (主に9～11) Hzの周波数で繰り返され、身体が物理的に安静なときに最も顕著になります。^{[1]頭皮の後ろにある安静時の}視覚野で同様の周波数で発生するアルファ波とは異なり、ミューリズムは、おおよそ耳から耳までの範囲で運動皮質に見られます。人は、運動動作を行うとき、または練習すれば、運動動作を行うことを視覚化するときに、ミューリズムを抑制します。この抑制は、脳波の波形が多数のニューロンの同期した発火によって引き起こされるため、波の非同期化と呼ばれます。ミューリズムは、他の人が運動動作や生物学的特徴を伴う抽象的な動きをしているのを観察するときにも抑制されます。VSラマチャンドランなどの研究者は、これはミラーニューロンシステムがミューリズムの抑制に関与している兆候であると示唆していますが、 ^{[2] [3]}これには反対する人もいます。^[4]

ミューリズムは、さまざまな学者の関心を集めています。神経発達を研究する科学者は、乳児期および小児期のミューリズムの発達の詳細と、学習におけるその役割に興味を持っています。^[5] 研究者グループは、自閉症スペクトラム障害(ASD) は、変化したミラーニューロンシステムによって強く影響され^{[2] [6] [7]}、ミューリズムの抑制はミラーニューロン活動の下流の兆候であると信じているため、^[3]これらの科学者の多くは、ASD 患者のミュー波の調査に対するより一般的な関心を喚起しました。さまざまな研究者はまた、ミューリズムを使用して、新しい技術である脳コンピューターインターフェース(BCI) を開発しています。BCI システムの出現により、臨床医は、重度の身体障害者に新しいコミュニケーション方法と、環境を操作およびナビゲートする手段を提供することを望んでいます。^[8]

ミラーニューロンシステムは、 1990年代にマカクザルで初めて研究されたニューロンのクラスで構成されています。^[7] 研究では、これらのサルが単純なタスクを実行するとき、また他のサルが同じ単純なタスクを実行しているのを見たときに発火するニューロンセットが見つかりました。^[9]これは、実際に物理的に動作を実行することなく、他の人の動作を脳にマッピングする役割を果たしていることを示唆しています。これらのニューロンセットはミラーニューロンと呼ばれ、一緒にミラーニューロンシステムを構成しています。これらのニューロンが発火するとミュー波が抑制されます。この現象により、研究者は人間のミラーニューロンの活動を研究することができます。^[10]ミラーニューロンは人間だけでなく人間以外の動物にも存在するという証拠があります。右紡錘状回、左下頭頂小葉、右前頭頂皮質、左下前頭回が特に興味深いです。^{[7] [11] [12]}一部の研究者は、ミュー波の抑制は脳全体のミラーニューロン活動の結果であり、ミラーニューロン活動のより高レベルの統合処理を表していると考えています。^[3]サル（侵襲的測定技術を使用）と人間（EEGとfMRIを使用）の両方でのテストでは、これらのミラーニューロンは基本的な運動タスク中に発火するだけでなく、意図を扱う要素も持っていることがわかりました。^[13]人間ではミラーニューロンが重要な役割を果たしているという証拠があり、ミュー波はそれらのミラーニューロンの高レベルの調整を表している可能性があります。^[3]

小児科での使用におけるミュー波の有益な概念化は、ミュー波の抑制は世界で起こっている活動の表現であり、前頭葉と頭頂葉のネットワークで検出できるというものである。^[3]安静時の振動は、通常、前頭頭頂葉（運動）皮質領域内で、音や光景などの感覚情報を観察している間に抑制される。^[3]ミュー波は、早ければ生後4～6か月の乳児期に検出可能であり、このとき波が達するピーク周波数は5.4 Hzまで低くなることがある。^{[5] [14]}生後1年でピーク周波数が急速に増加し、^[14] 2歳までには周波数は通常7.5 Hzに達する。^[11]ミュー波のピーク周波数は、成人期に成熟するまで年齢とともに増加し、最終的に8～13 Hzの安定した周波数に達する。^{[5] [11] [14]}これらの変化する周波数は、ローランド皮質内の中心溝周辺の活動として測定される。 ^[3]

ミュー波は乳児の模倣能力の発達を示すものと考えられている。模倣能力は運動技能、道具の使用、社会的相互作用を通じた因果情報の理解の発達に重要な役割を果たすため、これは重要である。^[11]模倣は社会的技能の発達と非言語的合図の理解に不可欠である。^[5]因果関係は、直接の経験を必要とせずに社会的学習を通じて作ることができる。動作実行においては、ミュー波は乳児と成人の両方において、運動課題の実行とそれに伴う非同期化の前後に現れる。しかし、目標指向の動作を実行している間、乳児は成人よりも高い非同期化を示す。動作実行の場合と同様に、動作観察中の乳児のミュー波は非同期化を示すだけでなく、成人で証明されるものよりも大きな非同期化の度合いを示す。^[5]実際の頻度の変化ではなく非同期化の度合いの変化のこの傾向は、成人期を通してミュー波の発達の尺度となるが、最も多くの変化は生後 1 年目に起こる。^[14]人生の初期段階での動作の知覚と実行の間に共有されているメカニズムを理解することは、言語の発達に影響を与えます。社会的相互作用を通じた学習と理解は、動作や母音の音を模倣することから生まれます。物体や出来事に注意を向ける経験を他の人と共有することは、言語の発達に大きな力を与える可能性があります。^[15]

自閉症は、社会的およびコミュニケーション的欠陥に関連する障害です。自閉症の単一の原因は特定されていませんが、ミュー波とミラーニューロンシステムは、この障害における役割について特に研究されてきました。通常発達している人では、ミラーニューロンシステムは、誰かがタスクを実行するのを見たり、自分でタスクを実行したりするときに反応します。自閉症の人では、ミラーニューロンは、個人がタスクを自分で実行するときにのみアクティブになります（その結果、ミュー波が抑制されます）。^{[6] [16]}この発見により、一部の科学者、特にVSラマチャンドランと同僚は、自閉症をミラーニューロンシステムの問題による他者の意図と目標の障害された理解と見なすようになりました。 ^[7]この欠陥は、自閉症の人々がコミュニケーションをとり、他の人を理解することの困難さを説明するでしょう。自閉症の人のミラーニューロンシステムとミュー波に関する研究のほとんどは単純な運動課題に焦点を当てていますが、一部の科学者はこれらのテストを拡張して、ミラーニューロンシステムの問題が包括的な認知および社会的欠陥の根底にあることを示すことができると推測しています。^{[2] [6]}

自閉症の人では下前頭回のfMRI活性化の大きさが加齢とともに増加するが、通常発達している個人では増加しない。さらに、より大きな活性化はより多くのアイコンタクトおよびより良い社会的機能と関連していた。^[17]科学者は、下前頭回が人間のミラーニューロンシステムと相関する主要な神経の1つであり、自閉症に関連する障害としばしば関連していると考えている。^[12]これらの発見は、ミラーニューロンシステムが自閉症の個人では機能しないのではなく、その発達に異常がある可能性があることを示唆している。ミュー波は脳内のミラーニューロン活動のさまざまな領域を統合している可能性があるため、この情報は現在の議論にとって重要である。^{[3]他の研究では、}ニューロフィードバック（脳活動のリアルタイム記録、この場合はミュー波のEEGを分析するコンピューターを介して提供される一種のバイオフィードバック）を使用して、ミラーニューロンシステムを意識的に刺激し、ミュー波を抑制する試みを評価した。この種の治療法は、自閉症患者への導入はまだ初期段階にあり、成功の見通しは相反している。^{[18] [19]}

脳コンピューターインターフェース（BCI）は開発中の技術であり、臨床医は、この技術が重度の身体障害者に将来的にさらなる自立と行動をもたらすことを期待している。この技術は、四肢麻痺（四肢麻痺）や進行性筋萎縮性側索硬化症（ALS）などの全身またはほぼ全身の麻痺を持つ人々の支援につながる可能性がある。BCIは、こうした人々のコミュニケーションや、電動車椅子、神経義肢、ロボット把持ツールなどの物体の移動を支援することを目的としている。 ^{[8] [20]}現在、これらの技術のうち、障害者が日常的に使用しているものはほとんどないが、実験レベルでは多様な技術が開発されている。^{[8] [21] [22]} BCIの1つのタイプは、コンピューターを制御するためにミュー波の事象関連脱同期（ERD）を使用する。^[8]脳活動をモニタリングするこの方法は、ニューロンのグループが休止状態にあるときに、それらが互いに同期して発火する傾向があるという事実を利用している。参加者が動き（「イベント」）を想像するように指示されると、その結果生じる非同期化（同期した波で発火していたニューロンのグループが、複雑で個別のパターンで発火するようになる）をコンピュータで確実に検出し、分析することができます。このようなインターフェースのユーザーは、通常、足、手、舌などの動きを視覚化する訓練を受けます。これらの動きは、皮質ホムンクルスの異なる場所にあり、運動皮質上の電気活動を記録した脳波計（EEG）または皮質電気記録計（ECoG）によって区別できます。^{[8] [21]}この方法では、コンピュータは、視覚化された動きの反対側のμ波ERDの典型的なパターンと、周囲の組織のイベント関連同期（ERS）を監視します。 ^[21]このペアパターンは訓練によって強化され、^{[8] [21] [22] [23]}訓練はますますゲームの形を取り、その一部は仮想現実を活用しています。 [ ^{8] [21] [23]}一部の研究者は、仮想現実ゲームからのフィードバックは、ユーザーにミュー波パターンの制御を改善するためのツールを提供するのに特に効果的であることを発見しました。^{[8] [23]} ERD法は、脳の電気活動をモニタリングする1つ以上の他の方法と組み合わせてハイブリッドBCIを作成することができ、多くの場合、単一のモニタリング方法を使用するBCIよりも柔軟性が高くなります。^{[8] [21]}

ミュー波は 1930 年代から研究されており、丸みを帯びた脳波がクロッケーのウィケットに似ていることからウィケット リズムと呼ばれています。1950 年に、アンリ ガストーと彼の同僚は、被験者の能動的な動作中だけでなく、被験者が他の人の動作を観察しているときにも、ミュー波の非同期化が起こることを報告しました。^{[24] [25]これらの結果は後に、}てんかん患者に硬膜下電極グリッドを使用した研究を含む追加の研究グループによって確認されました。^{[26] [27] [28] [29] [30]}後者の研究では、患者が俳優によって動かされた体の部分に対応する皮質の体性領域で動く体の部分を観察しているときに、ミュー波が抑制されることが示されました。さらなる研究により、ミュー波は動作を想像することによっても非同期化されることが示されました。 ^{[31] [32]また、点光源の}生物学的動作を受動的に観察することによっても非同期化される可能性があります。^[33]

• デルタ波– (0.5 – 4 Hz) ^[34]
• シータ波– (4 – 7 Hz)
• アルファ波– (8 – 12 Hz) ^[35]
• ミュー波 – (8 – 13 Hz) ^[36]
• SMR波– (12.5 – 15.5 Hz) ^[37]
  • ベータ波– (12.5 – 30 Hz) ^[38]
• ガンマ波– (25 – 140 Hz) ^[39]