神経心理学

古代エジプトでは、医学に関する記述は神官イムホテプの時代にまで遡る。^{[ 5 ]}彼らは医学と病気に対してより科学的なアプローチを取り、将来の医師の参考のために脳、外傷、異常、治療法について記述した。それにもかかわらず、エジプト人は脳ではなく心臓を魂の座とみなしていた。^{[ 6 ]}

アリストテレスは、エジプトに起源を持つこの心臓への注目をさらに強固なものにした。彼は、心臓が精神過程を制御していると信じ、脳はその不活性な性質から、心臓によって発生する熱を冷却するメカニズムであると考えていた。^{[ 8 ] [ 9 ]}彼は動物の経験的研究に基づいて結論を導き出した。彼は、動物の脳は触ると冷たく、そのような接触によって動きが引き起こされない一方で、心臓は温かく活発で、気分に応じて加速したり減速したりすることを発見した。^{[ 8 ] [ 9 ]}このような信念は、その後何年にもわたって多くの人々に支持され、中世からルネサンス期まで存続したが、17世紀にさらなる研究によって揺らぎ始めた。^{[ 9 ]}神経心理学の発展におけるアリストテレスの影響は、現代の言語にも明らかであり、「心に従う」「心で学ぶ」といった表現に見られる。^{[ 9 ]}

ヒポクラテスは脳を魂の座と見なした。彼は脳と身体の行動を結びつけ、「脳は人間において最大の力を行使する」と記した。^{[ 10 ]}ヒポクラテスは「魂の座」としての焦点を心臓から脳に移した以外に、脳の実際の機能についてはあまり詳しく述べていない。しかし、医学界の注目を脳に移すことで、彼の理論は私たちの行動を司る器官の科学的発見につながった。その後何年にもわたり、科学者たちは身体の機能を探求し、正常な行動と異常な行動の両方について具体的な説明を見つけようと刺激を受けた。科学的発見により、彼らは身体のさまざまな機能を説明する自然で有機的な理由があり、それらはすべて脳に遡ることができると信じるようになった。ヒポクラテスは心の概念を導入したが、これは実際の脳器官とは別の機能として広く認識されていた。

哲学者ルネ・デカルトはこの考えを発展させ、心身問題に関する研究で最もよく知られています。デカルトの考えは、哲学的すぎるとか、科学的根拠が不十分だと見なされることが多かった。デカルトは解剖学的実験の多くを脳に集中させ、特に松果体に注目した。彼は松果体がまさに「魂の座」であると主張した。科学の世界に対する精神的な見方に深く根ざしていた当時、肉体は死すべきものであり、魂は不滅であると考えられていた。松果体は、精神が死すべき機械のような肉体と相互作用するまさにその場所だと考えられていた。当時、デカルトは精神が肉体の行動を制御できる（人間を制御できる）と確信していたが、同時に肉体も精神に影響を与えることができると考えており、これは二元論と呼ばれている。^{[ 11 ]}心が基本的に身体を支配しているが、身体は他の行動に抵抗したり、影響を与えたりできるという考えは、多くの生理学者が脳を見る方法における大きな転換点となった。心の能力は、単に反応するだけでなく、合理的で組織的かつ思慮深い方法で機能することも観察された。それは、動物界が考えていたよりもはるかに複雑だった。これらの考えは、多くの人に無視され、何年も捨て去られたものの、医学界が脳に関する独自の考えを拡張し、脳の働きが実際にはどれほど複雑で、それが日常生活にどのような影響を与えているか、また、精神機能障害を抱えて生きる人々を助けるためにどの治療法が最も有益であるかを新しい方法で理解し始めるきっかけとなった。ルネ・デカルトによって提起された心身問題は、彼の考えに対する賛否両論の多くの哲学的議論とともに、今日まで続いている。デカルトが提示した斬新でよく練られた視点は、当時も今もなお物議を醸しているものの、医学、心理学をはじめとする様々な分野に長期にわたる影響を与えており、特に観察可能な行動を説明するために心と体を分離することに重点を置いた点は特筆に値する。

17 世紀半ばに、神経心理学の分野に大きく貢献した人物が現れました。トーマス・ウィリスはオックスフォード大学で学び、脳と行動に生理学的なアプローチを取りました。脳を指す際に「半球」と「葉」という言葉を造語したのはウィリスです。^{[ 12 ]}彼は「神経学」と「心理学」という言葉を最初に使った人物の一人です。人間だけが理性的な思考ができる存在であるという考えを否定し、ウィリスは脳の特殊な構造に着目しました。^{[ 9 ]}彼は、高次の構造が複雑な機能を担い、低次の構造は他の動物に見られるような、主に反応や自動的な応答からなる機能を担っていると理論づけました。^{[ 13 ]}彼は特に躁病やヒステリーの患者に興味を持っていました。^{[ 14 ] [ 15 ]}彼の研究は、精神医学と神経学が協力して個人を研究した最初の事例の一つです。ウィリスは脳と行動に関する綿密な研究を通して、呼吸、心拍、その他の様々な運動活動といった自動的な反応は脳の下部領域で行われていると結論づけた。彼の研究の多くは時代遅れになっているものの、彼の考えは脳がこれまで考えられていたよりも複雑であることを示し、特に脳の障害や機能不全を研究する際に、将来の先駆者たちが彼の理論を理解し、発展させる道を開いた。^{[ 14 ]}

神経解剖学者で生理学者のフランツ・ヨーゼフ・ガルは、脳の理解において大きな進歩を遂げました。彼は、性格は脳内の特徴や構造に直接関係しているという理論を提唱しました。しかし、神経科学の分野におけるガルの最大の貢献は、骨相学の発明です。この新しい学問分野では、脳を精神の器官とみなし、頭蓋骨の形状が最終的に知能や性格を決定づけると考えました。^{[ 16 ]}この理論は、当時流布していた多くの理論と同様で、多くの科学者が顔や体の身体的特徴、頭の大きさ、解剖学的構造、知能レベルを考慮に入れていましたが、ガルだけが主に脳に着目しました。しかし、ガルの主張の妥当性については多くの議論がありました。なぜなら、彼の予測はしばしば間違っていることが判明したからです。彼はかつてルネ・デカルトの頭蓋骨の型を送られ、骨相学の方法によって、その被験者は推論能力や高度な認知能力が限られていたに違いないと主張しました。^{[ 17 ]}ガルの主張の多くは物議を醸すものであり、誤りであったが、脳の皮質領域と局所的な活動の理解に対する彼の貢献は、脳、人格、行動の理解を前進させ続けた。彼の研究は、その後数十年にわたって発展する神経心理学の分野に確固たる基盤を築いた上で極めて重要だと考えられている。

ジャン・ピエール・フルーレンスはフランスの医師で、フランツ・ヨーゼフ・ガルの脳局在に関する物議を醸す見解を調査する中で、脳切除術^{[ 18 ]}や神経系の局在と機能に関する複数の重要な発見を開発した^{[ 19 ] 。}

フルーレンスは、ガルの理論を否定しようとして、動物の脳の解剖学的に定義された領域を切除し、その後の行動を観察し、脳内の領域のさまざまな機能を局在化しようと試みた。^{[ 18 ]} 19 世紀には、フルーレンスはハトの各半規管を破壊することによって前庭迷路の機能に焦点を当てた最初の実験的観察を行った。^{[ 20 ]}この手順の後、彼は被験体の頭の動きが劇的に変化することを発見した。これらの器官への神経線維の切断によって聴覚は影響を受けないように見えたが、基底乳頭を切断すると聴覚は停止した。^{[ 19 ]}これらの結果から、半規管が姿勢とバランスの両方の維持に大きく影響するという仮説が立てられた。^{[ 19 ]}彼は、これらの管の損傷が以前に発見された前庭症状の直接の原因であると提唱した。^{[ 21 ] [ 20 ]}

さらに、フルーレンスは脳機能の現代理論の先駆者として認められました。^{[ 22 ] [ 19 ]}この理論によれば、脳は一つの実体としてのみ機能し、特定の機能は器官の特定の領域に割り当てられます。この結果は、切除および刺激法、ならびに哺乳類および鳥類、特にウサギおよびハトに対するさまざまな調査によって得られました。結果は、小脳を除去するなどのプロセスを通じて確認でき、これにより動物の筋協調と平衡感覚が消失しました。その後、フルーレンスは、中心皮質、小脳、および脳幹はすべて全体として、均等に、そして脳の他のすべての部分と関連して機能すると提唱しました。^{[ 19 ]}

19世紀後半になると、頭蓋骨の大きさが知能レベルを決定づけるという考えは、科学と医学の進歩に伴い否定されるようになりました。ジャン＝バティスト・ブイヨーという医師は、ガルの考えを発展させ、脳の皮質領域がそれぞれ独立した機能を持つという考えをさらに深く掘り下げました。ブイヨーは特に言語に関心を持ち、脳の前部が発話行為を司るという多くの論文を発表しました。これはガルの研究から生まれた発見でした。彼はまた、研究に大規模なサンプルを用いた最初の研究者の一人でもありましたが、この方法が受け入れられるまでには長い年月を要しました。100を超える症例研究を通して、ブイヨーは、脳の異なる領域を通して発話が完成し、理解されることを発見しました。脳損傷のある人々を観察することで、彼の理論はより確固たるものとなりました。ブイヨーは、当時の他の多くの先駆者たちと共に、神経学の分野、特に機能局在の分野で大きな進歩を遂げました。こうした発見に最も貢献した人物については議論の余地のある議論が数多くあり、^{[ 23 ]}しばしばその人物の名前は言及されないままですが、ポール・ブローカはおそらく神経心理学への最も有名でよく知られた貢献者の一人であり、しばしばこの分野の「父」と呼ばれています。

脳内の局所機能の分野で進歩が見られたことに触発され、ポール・ブローカは、言語の理解と生成の現象に研究の多くを費やしました。彼の研究を通して、私たちは左半球を介して発話していることが発見され、さらに発展しました。ブローカの観察と方法は、神経心理学が認知され尊敬される学問分野として真に形作られた場所であると広く考えられています。脳の特定の独立した領域が発話と理解を担っているという理解を得て、脳の能力はついに複雑で非常に精緻な器官として認識されるようになりました。ブローカは、骨相学の考え方から完全に脱却し、脳のより科学的で心理学的観点を深く掘り下げた最初の人物でした。^{[ 24 ]}

カール・ヴェルニッケは、19世紀の影響力のある神経精神科医で、異常が特定の脳領域にどのように局在するかを理解することに特に関心を持っていました。それまでの理論では、脳機能は単一のプロセスであると考えられていましたが、ヴェルニッケは感覚機能と運動機能に基づいて脳の異なる領域に脳機能を帰属させた最初の人物の一人でした。^{[ 25 ]} 1873年、ヴェルニッケは、重度の脳卒中後も発話と聴覚は保たれているにもかかわらず、言語理解が乏しい患者を観察しました。病後分析により、左半球の頭頂側頭領域の脳の聴覚領域付近に病変があることが明らかになりました。^{[ 26 ]}当初は感覚性失語症と呼ばれていたこの領域は、後にヴェルニッケ領域として知られるようになりました。^{[ 26 ]}この領域に損傷を受けた人は、発話と聴覚プロセスは保たれているものの、書かれた言語や話された言語を理解したり表現したりすることができないという特徴を持つ流暢だが受容性失語症を示します。^{[ 27 ]}ポール・ブローカとともに、ウェルニッケの貢献は言語発達と左半球機能の局在に関する現在の知識を大きく拡大した。

1909年、ドイツの解剖学者で神経精神科医のコルビニアン・ブロードマン教授は、脳マッピングに関する独自の研究を発表し、現在ブロードマン領域として知られる大脳皮質の52の異なる領域を定義しました。 ^{[ 28 ]}現代の科学では、ブロードマンが特定した領域は、ブロードマンが割り当てた番号ではなく、その機能によって呼ばれることがよくあります。これらの領域は、今日でも脳研究、神経画像診断、臨床診断で広く使用されています。^{[ 29 ]}

ラシュレーの業績とそれに続く理論は、彼の著書『脳のメカニズムと知能』にまとめられている。^{[ 30 ]}ラシュレーのエングラム理論は、彼の研究の多くを推進する原動力となった。エングラムは、特定の記憶が保存される脳の一部であると考えられていた。彼はフランツから教わった訓練/切除法を引き続き使用した。彼はラットに迷路を学習するように訓練し、その後、系統的な病変と皮質組織の切除を用いて、ラットが学習したことを忘れるかどうかを調べた。

ラットを用いた研究を通して、彼は忘却は切除された組織の量に依存し、切除された部位には依存しないことを学んだ。彼はこれを「集団作用」と呼び、学習の種類に関係なく、脳組織の反応を支配する一般的な法則であると信じていた。しかし、現在では集団作用は彼の実験結果の誤った解釈であったことが分かっている。なぜなら、ラットが迷路を走るには複数の皮質領域が必要だったからである。小さな個々の部分を切断するだけではラットの脳に大きな障害は生じないが、大きな部分を切除すると一度に複数の皮質領域が除去され、視覚、運動協調、記憶などのさまざまな機能に影響を与え、動物が迷路を適切に走ることができなくなる。^{[ 31 ]}

神経外科医のカール・プリブラムはラシュリーと協力して霊長類の脳内の特定の記憶の正確な位置を特定した。^{[ 32 ]}この研究はプリブラムのホロノミック脳理論の確立に影響を与えた。

ラシュリーはまた、機能領域の一部が、残りの部分が除去された場合でも、その領域全体の役割を果たすことができると提唱した。彼はこの現象を等能性（equipentiality）と呼んだ。現在では、彼が脳の可塑性の証拠を見ていたことが分かっている。つまり、一定の制約の下では、脳は、他の領域が機能不全に陥ったり除去されたりした場合に、特定の領域がその機能を代行する能力を持っている。ただし、ラシュリーが当初主張したほどの規模ではない。

1949年に出版された彼の画期的な著書『行動の組織化』の中で、彼は「一緒に発火するニューロンは、一緒に結合する」という有名なシナプス可塑性の理論を提唱した。ヘッブ学習として知られるこの概念は、現代の神経心理学、さらには人工知能のニューラルネットワークの基礎を築いた。

現代神経心理学の父として広く認められている。^{[ 33 ]}ソビエト連邦で活動していたルリアは、機能システムの概念を発展させ、複雑な心理機能は単一の孤立した脳領域に局在するのではなく、作業領域のネットワークによって処理されると主張した。彼の定性的な臨床技術は、ルリア・ネブラスカ神経心理学バッテリーの開発につながり、彼の著書『働く脳』と『記憶術師の心』は古典として残っている。

テューバーは、神経心理学を西洋における厳密な実験科学として確立する上で大きな役割を果たした。彼はMITの心理学部を創設し、生涯を通じて脳損傷（特に退役軍人）の影響を研究し、人間の脳における視覚処理と実行機能の働きを解明するのに貢献した。彼は「二重解離」という用語を造語した。^{[ 34 ]}また、「相関放電」仮説も提唱した。^{[ 35 ]}彼は失認を「意味を剥ぎ取られた正常な知覚」という古典的な定義を与えた。 ^{[ 36 ]}

これらの課題は、課題のパフォーマンスを特定の神経認知プロセスに関連付けることができるように設計されています。^{[ 44 ]}これらのテストは通常​​標準化されており、個々の臨床ケースで使用される前に、特定のグループ（または複数のグループ）の個人に実施されています。標準化によって得られたデータは、規範データとして知られています。これらのデータが収集および分析された後、それらは個々のパフォーマンスを比較するための比較基準として使用されます。神経心理学的テストの例には、ウェクスラー記憶尺度（WMS）、ウェクスラー成人知能尺度（WAIS）、ボストン命名テスト、ウィスコンシンカード分類テスト、ベントン視覚保持テスト、および統制された口頭単語連想テストなどがあります。神経心理学的テストを解釈する際には、提示された認知障害が正当なものであるかどうかを判断するために、診断が経験的に裏付けられていることが重要です。詐病や症状の誇張が成功すると、多額の金銭的補償、傷害訴訟、障害請求、刑事判決など、個人にとって大きな利益が得られる可能性があります。これらの潜在的な利点の性質上、誤った診断を避けるために神経心理学的検査で詐病を特定することが不可欠です。Slick、Sherman、およびIverson（1999）の詐病神経認知機能障害（MND）の基準は、複数の神経心理学的状況および障害にわたるさまざまなパフォーマンス妥当性検査（PVT）および症状妥当性検査（SVT）で詐病を検出する能力を先駆的に開発しました。^{[ 45 ]}これらの検査は、神経心理学的機能障害の確率レベルを下回るパフォーマンスを特定することによって詐病を検出します。^{[ 46 ]}

脳の構造や機能を調べるために脳スキャンを使用することは一般的であり、高解像度の画像で脳損傷をより良く評価する方法として、または異なる脳領域の相対的な活性化を調べる方法として用いられます。このような技術には、機能に関連するデータが得られるfMRI（機能的磁気共鳴画像法）や陽電子放出断層撮影法（PET）のほか、構造データが得られるMRI（磁気共鳴画像法）、コンピュータ断層撮影法（CATまたはCT）、拡散テンソル画像法（DTI）^{[ 47 ]}などがあります。

マウスやサルをベースとした脳モデルは、ワーキングメモリや注意を含む理論的な神経科学に基づいて開発されており、脳のさまざまな層の神経活動の測定によって検証された時定数に基づいて脳活動をマッピングしています。これらの方法は、二値の結果を伴う単純なタスクにおける行動の決定状態にもマッピングされます。^{[ 48 ]}

神経系によって生成される電気的または磁場を測定することにより、脳の活動を測定するために設計された電気生理学的測定法。これには、脳波検査（EEG）や脳磁図検査（MEG）などが含まれる。

設計された実験課題の使用は、多くの場合コンピュータによって制御され、特定の神経認知プロセスに関連していると考えられる特定の課題における反応時間と正確さを測定するのが一般的です。その例として、ケンブリッジ神経心理学的検査自動化バッテリー（CANTAB）やCNSバイタルサイン（CNSVS）があります。^{[ 49 ]}