2025年7月16日
概要
発話には正確な一連の筋肉運動が必要であり、これは長い間、脳のブローカ野によって調整されていると考えられてきました。しかし、新たな研究により、中中心前回（mPrCG）という別の領域が、発話の計画と実行において重要な役割を果たしていることが明らかになりました。
科学者たちは、手術中の脳記録と刺激を用いて、mPrCGの活動が発話の複雑さに応じて増加し、それが中断されると誤りが生じることを明らかにしました。この発見は、発話障害の理解と支援コミュニケーション技術の開発に向けた新たな道を開くものです。
重要な事実
- mPrCG は、音声をつなぎ合わせて単語を作るのに役立っており、この役割は以前はブローカの脳領野に帰せられていました。
- mPrCG の活動は、発話された音節シーケンスの複雑さに応じて変化します。
- 発話中に mPrCG を阻害すると失行が模倣され、その重要な役割が確認されます。
出典: UCSF
話すことは、人間が行える最も複雑な行為の一つです。言葉を発する前に、脳はあなたが言いたいことを、話すために使う何十もの筋肉へと、完璧な順序で伝わる一連の指示に変換しなければなりません。
1 世紀以上にわたり、科学者たちは、言語運動順序付けと呼ばれるこのすべての計画と調整が、ブローカ領域と呼ばれる前頭葉の一部で行われると考えていました。
カリフォルニア大学サンフランシスコ校の新たな研究によると、この制御は脳の多くの領域にまたがる、はるかに広範なニューロンネットワークに依存していることが明らかになりました。このネットワークは中前中心回（mPrCG）と呼ばれる領域を中心としており、科学者たちはこの領域が喉頭（高音や低音の発音を助ける発声器官の一部）のみを制御していると考えていました。
「脳のこの部分は、はるかに興味深く重要な役割を担っていることが判明しました」と、神経外科部長であり、本研究の筆頭著者でもあるエドワード・チャン医学博士は述べています。「この部分は、発話中の音を繋ぎ合わせて単語を形成する役割を担っており、発音する上で極めて重要な役割を果たしています。」
7月16日に『ネイチャー・ヒューマン・ビヘイビア』誌に掲載されるこの研究は 、言語障害に対する新たな見方を刺激し、麻痺した人々がコミュニケーションをとることを可能にする機器の開発を助け、脳手術後の患者の発話能力の保持にも役立つ可能性がある。
ブローカの領域を超えて
1860年に発見した生理学者ピエール・ポール・ブローカにちなんで名付けられたブローカ野は、私たちの言語処理の大部分を担っていると考えられてきました。これは、私たちが聞いたり読んだりする言語の意味を理解する方法と、話そうとする言葉をどのようにして生成するかの両方を網羅しています。
しかし数年前、UCSFワイル神経科学研究所のメンバーであり、脳がどのように言語を生み出すのかという問題を10年以上研究してきたチャン氏は、それがブローカの脳領域を超えた領域に関係しているのではないかと疑い始めた。
ある稀な症例研究で、mPrCGから腫瘍を摘出した患者が言語失行症を発症したのを彼は目の当たりにした。失行症とは、言いたいことは分かっているものの、それをはっきりと伝えるために必要な動作を調整するのに苦労する症状である。ブローカ野で同様の手術を行ったが、同じ症状は現れなかった。
チャン氏と当時大学院生だったジェシー・リウ博士も、麻痺のある人がコミュニケーションをとるための装置を開発しているときに、mPrCG における発話計画に関連する活動に気づきました。
何が起こっているのかを調べるため、チャン氏、リウ氏、そしてポスドク研究員のリンユン・ジャオ博士は、てんかん治療の一環として脳手術を受けている14人のボランティアと共同研究を行いました。各患者の脳表面には薄いメッシュ状の電極が貼られ、言葉を発する直前の脳信号を記録しました。
チャン氏のような脳神経外科医は、患者の脳のどこで発作が起こっているかを特定するために、これらの電極を日常的に使用しています。近くに言語野がある場合は、手術中に言語野を損傷しないように、外科医は言語野もマッピングします。
Liu氏とZhou氏はこの技術を利用して、患者が話しているときにmPrCG内で何が起きているかを観察することができた。
研究者たちは、被験者にスクリーン上で音節と単語のセットを見せ、それらを声に出して発音するよう指示しました。セットの中には「バババ」のように単純な音節の繰り返しもあれば、「バダガ」のように様々な音を含む複雑な音列もありました。
研究者たちは、被験者に複雑な単語列を与えた時の方が、単純な単語列を与えた時よりもmPrCGの活動が活発になることを観察しました。また、この領域の活動増加は、被験者が単語を読んだ後にどれだけ早く話し始めるかを予測できることも発見しました。
「より複雑なシーケンスを計画するために一生懸命働き、その後筋肉に信号を送ってその計画を実行に移すというこの組み合わせを見ると、mPrCG がブローカ野の外側にあるにもかかわらず、話し方を調整するのに非常に重要であることがわかります」と Liu 氏は言う。
意図を行動に結びつける
研究チームはまた、被験者のうち5人が一連の音節を発音している間、電極を使ってmPrCGを刺激した。
シーケンスが比較的単純な場合、参加者は問題なく反応しました。しかし、より複雑なシーケンスを与えられた場合、参加者は刺激によって、チャン氏が症例研究で観察した言語失行症に似た誤りを犯しました。
これは、mPrCG が複数の異なる発話音を調整する上で中心的な役割を果たし、人が言いたいこととそれを言うために必要な動作を結びつける橋渡しとして機能していることを示すさらなる証拠となります。
「mPrCGは、これまでブローカ野に属すると考えられていたものの、必ずしもその領域には当てはまらなかった重要な役割を担っています」とリュー氏は述べた。「これは新たな研究の方向性を示しており、mPrCGがどのようにこの役割を果たしているかを理解することで、私たちの発話の仕組みに関する新たな理解につながるでしょう。」
資金提供： この研究は、NIH（R01-DC012379）および慈善団体によって資金提供されました。
この言語と神経科学の研究ニュースについて
著者:ロビン・マークス
出典: UCSF
連絡先:ロビン・マークス – UCSF
画像:この画像はNeuroscience Newsより引用
原著研究：非公開。
「ヒトの中心前回における音声シーケンス」、エドワード・チャン他著、Nature Human Behavior誌
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）