2025年5月13日
概要
新たな研究により、脳が発話中に単語を想起する仕組みが解明され、前頭前皮質に2つの異なるが重複するネットワークが特定されました。研究者らは48人の患者を対象に高解像度皮質電気記録を用い、意味処理と発音計画が隣接しながらも機能的に異なる領域で行われていることを明らかにしました。
重要な発見は、特に自然な聴覚命名課題において、音と意味の対応付けに背側前頭前野の脳幹が関与しているという点でした。これらの発見は、言語障害の治療を改善し、脳コンピューターインターフェースの将来の革新を支える可能性があります。
重要な事実:
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二重ネットワーク：単語の検索は、前頭前皮質の別々の意味ネットワークと調音ネットワークに依存します。
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聴覚の特殊化：背側のハブは音と意味を結び付けます。これは話し言葉にとって重要です。
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臨床的可能性：洞察は、言語障害や脳とコンピューター間のコミュニケーションの治療に役立つ可能性があります。
出典： NYU
言いたい言葉をどうやって思い出すのでしょうか?
この基本的な能力は「語想起」と呼ばれ、脳損傷のある患者ではしばしば障害を受けます。興味深いことに、部屋にいるペットを「猫」と認識するなど、目にした単語を名乗ることができる患者の多くは、日常会話における語想起に苦労しています。
科学者たちは長年、脳が発話中にどのように言葉を想起するのかを解明しようと努めてきました。ニューヨーク大学の研究者による新たな研究は、この謎に光を当て、背外側前頭前皮質の左側に分布するネットワークが命名に重要な役割を果たしていることを明らかにしました。
Cell Reportsに発表されたこの研究結果は 、言語の神経構造に関する新たな洞察を提供し、神経科学と臨床介入の両方に応用できる可能性を示唆している。
脳の命名ネットワークのマッピング
単語の想起は人間のコミュニケーションにおける基本的な側面であり、概念と言語を結び付ける役割を果たします。数十年にわたる研究にもかかわらず、このプロセスを支える神経ダイナミクス、特に自然な聴覚環境における神経ダイナミクスは、いまだ十分に解明されていません。
NYUの研究者たちは、生体医学工学大学院生のLeyao Yu氏と、NYU Tandonの生体医学工学准教授、およびNYUグロスマン医学部の神経学准教授のAdeen Flinker氏が率いて、脳内の言語処理の空間的および時間的構成を調べるために、48人の神経外科患者の皮質電気記録（ECoG）データを記録した。
研究者らは、教師なしクラスタリング技術を使用して、単語の検索に関与する 2 つの異なるが重複するネットワークを特定しました。
1つ目は意味処理ネットワークで、中前頭回と下前頭回に位置していました。このネットワークは意味の統合に関与し、与えられた文の中で単語がどれほど意外なものであるかを敏感に感じ取ります。
2 つ目の調音計画ネットワークは下前頭回と中心前回に位置し、単語が視覚的に提示されるか聴覚的に提示されるかに関係なく、発話の生成に重要な役割を果たします。
聴覚的命名と前頭前皮質
この研究は、言語神経科学における数十年にわたる研究に基づいています。以前の研究では、単語が視覚的に認識されたか聴覚的に認識されたかによって、脳の異なる領域が単語の想起を担っていることが示唆されていました。
しかし、以前の研究は時間解像度が限られた方法に依存していたため、これらのネットワークがリアルタイムでどのように相互作用するかについては多くの疑問が残っていました。
研究者らは、ECoG の高い空間および時間解像度を活用して、前頭前皮質における顕著な腹側 - 背側勾配を発見しました。
研究者らは、調音計画は腹側に局在しているのに対し、意味処理は下前頭回と中前頭回の背側領域（これまで過小評価されていた言語処理の中心地）に独自に代表されていることを発見した。
「これらの研究結果は、言語処理に関する私たちの理解において欠けている部分が、この背側前頭前野にあることを示唆している」と筆頭著者のLeyao Yu氏は説明する。
「私たちの研究は、この領域が聴覚的文脈において音と意味をマッピングする役割を担っていることを示す初めての直接的な証拠です。」
神経科学と医学への影響
この研究は、理論的な神経科学だけでなく、臨床応用にも広範な影響を及ぼします。失名詞症（言葉を思い出せない状態）などの言語障害は、脳卒中、脳損傷、神経変性疾患によく見られます。
単語の想起に関与する神経ネットワークを正確に理解することで、こうした症状に苦しむ患者に対するより適切な診断とターゲットを絞ったリハビリテーション療法が可能になる可能性がある。
さらに、この研究は、脳コンピューターインターフェース（BCI）と神経補綴における将来の研究へのロードマップを提供します。
名前を呼ぶことに関連する神経信号を解読することで、科学者は言語障害を持つ人々のための支援装置を開発し、脳とコンピューターの直接的なコミュニケーションを通じてより効果的なコミュニケーションを可能にすることができる可能性がある。
今のところ、一つはっきりしていることは、私たちが周囲の世界に名前を付ける能力は、単なる記憶の記憶ではなく、洗練され細かく調整された神経システムの結果であり、それが今、かつてないほど詳細に明らかになりつつあるということだ。
この聴覚神経科学と言語研究のニュースについて
著者：リア・シュメル
出典： NYU
連絡先：リア・シュメル – NYU
画像：この画像はNeuroscience Newsより引用
原著研究：オープンアクセス。
「命名のための左側性背外側前頭前野ネットワーク」、Leyao Yu他著、Cell Reports
リンク先はNeuroscience Newsというサイトの記事になります。（原文：英語）