脳の大規模ネットワーク

fMRIスキャンにより、10種類の脳の大規模ネットワークの存在が示されている。

脳の大規模ネットワーク(Large scale brain networks) とは、脳における神経ネットワークの機能的接続を明らかにする神経解剖学分野であり、これはfMRI BOLD信号[1]脳波[2]ポジトロン断層法(PET)[3]脳磁図(MEG)[4]などの解析により進められている。

脳神経科学の新たなパラダイムにおいて、脳の認知タスクは、個々の脳領域の独立した動作ではなく、いくつか別の脳領域同士が密接に「機能的に接続されて」実現されていることが分かっている。その機能的接続は、EEG、MEG、その他変化する脳信号の、離れた個所との同期として測定されうる[5]。そのような同期がなされていることは、独立成分分析(ICA法)によって特定されようとしている[6]

ICA法により、脳内ネットワークの混乱があるときは、うつ病アルツハイマー病自閉症スペクトラム統合失調症双極性障害などの脳神経学障害に関連しているとされる[7]

ネットワーク編集

近年の3つの研究により、6種類の大規模ネットワークの存在が示されている。

 
fMRIによるデフォルトモード
  • デフォルトモード・ネットワーク英語版(Default mode network; DN): デフォルトモードは人が覚醒し休んでいるときに活発になる。人が空想、未来の想像、記憶の取得、心の理論など、内面的志向のタスクに集中しているときに活発になる。外部の視覚信号に焦点を当てる脳システムとは、相反する関係にある。これは最も広く研究されているネットワークである[5][8].[9][1][10][11][12][13][14]
  • 背側注意ネットワーク(Dorsal attention network; DAN): 予期せぬ出来事に対して、自発的に注意と方向転換を払っているとき[1][10][11][13][14][15][16]
  • 腹部注意ネットワーク(Ventral attention network): [11][15][13][14][16] 行動に関連する刺激が、予期せず発生したときに反応する[15]
  • 顕著性ネットワーク(Salience network): 外部からの入力と、内部の脳イベントにおける顕著性を監視している[1][5][8][10][12][13][14]
  • 前頭頭頂制御ネットワーク(Fronto-parietal network): [13][14][8][17]認知制御の開始と調節を行う。
  • 横方向視覚(Lateral visual network): 複雑な感情刺激において重要となる[10][11][12]

他にもいくつかの脳ネットワークが特定されている。たとえば、聴覚(auditory)[10][12]、運動(motor)[10]、右エグゼクティブ(right executive)[10][12]、後部デフォルトモード( posterior default mode)[10]、左前頭頭頂部(left fronto-parietal)[11]、小脳(cerebellar)[11][12]、空間的注意(spatial attention)[1][5]、注意(attention)[8]、言語(language)[5][16] left executive,[12]、 感覚運動(sensorimotor)[12]、体性運動(somatomotor)[13][14][8]、視覚(visual)[13][14][8]、時間的( temporal)[13][14]、大脳辺縁(limbic)[8][13]、視覚(visual perception)[16]、視覚画像(visual imagery)[16]など。

脚注編集

  1. ^ a b c d e Riedl, Valentin; Utz, Lukas; Castrillón, Gabriel; Grimmer, Timo; Rauschecker, Josef P.; Ploner, Markus; Friston, Karl J.; Drzezga, Alexander et al. (January 12, 2016). “Metabolic connectivity mapping reveals effective connectivity in the resting human brain”. PNAS 113 (2): 428–433. Bibcode2016PNAS..113..428R. doi:10.1073/pnas.1513752113. PMC: 4720331. PMID 26712010. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4720331/. 
  2. ^ Foster, Brett L.; Parvizi, Josef (2012-03-01). “Resting oscillations and cross-frequency coupling in the human posteromedial cortex”. NeuroImage 60 (1): 384–391. doi:10.1016/j.neuroimage.2011.12.019. ISSN 1053-8119. PMC: 3596417. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1053811911014212. 
  3. ^ Buckner, Randy L.; Andrews‐Hanna, Jessica R.; Schacter, Daniel L. (2008). “The Brain's Default Network” (英語). Annals of the New York Academy of Sciences 1124 (1): 1–38. doi:10.1196/annals.1440.011. ISSN 1749-6632. https://nyaspubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1196/annals.1440.011. 
  4. ^ Morris, Peter G.; Smith, Stephen M.; Barnes, Gareth R.; Stephenson, Mary C.; Hale, Joanne R.; Price, Darren; Luckhoo, Henry; Woolrich, Mark et al. (2011-10-04). “Investigating the electrophysiological basis of resting state networks using magnetoencephalography” (英語). Proceedings of the National Academy of Sciences 108 (40): 16783–16788. doi:10.1073/pnas.1112685108. ISSN 0027-8424. PMID 21930901. https://www.pnas.org/content/108/40/16783. 
  5. ^ a b c d e Bressler, Steven L.; Menon, Vinod (June 2010). “Large scale brain networks in cognition: emerging methods and principles”. Trends in Cognitive Sciences 14 (6): 233–290. doi:10.1016/j.tics.2010.04.004. PMID 20493761. http://www.cell.com/trends/cognitive-sciences/issue?pii=S1364-6613(10)X0005-5 2016年1月24日閲覧。. 
  6. ^ Bressler, Steven L. (2008). “Neurocognitive networks”. Scholarpedia 3 (2): 1567. Bibcode2008SchpJ...3.1567B. doi:10.4249/scholarpedia.1567. 
  7. ^ Menon, Vinod (2011-09-09). Large-scale brain networks and psychopathology: A unifying triple network model. 15. https://www.researchgate.net/publication/51639686 
  8. ^ a b c d e f g Bassett, Daniella; Bertolero, Max (July 2019). “How Matter Becomes Mind”. Scientific American 321 (1): 32. https://www.scientificamerican.com/ 2019年6月23日閲覧。. 
  9. ^ Buckner, Randy L. (2012-08-15). “The serendipitous discovery of the brain's default network” (英語). NeuroImage 62 (2): 1137–1145. doi:10.1016/j.neuroimage.2011.10.035. ISSN 1053-8119. PMID 22037421. 
  10. ^ a b c d e f g h Yuan, Rui; Di, Xin; Taylor, Paul A.; Gohel, Suril; Tsai, Yuan-Hsiung; Biswal, Bharat B. (30 April 2015). “Functional topography of the thalamocortical system in human”. Brain Structure and Function 221 (4): 1971–1984. doi:10.1007/s00429-015-1018-7. PMC: 6363530. PMID 25924563. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6363530/. 
  11. ^ a b c d e f Bell, Peter T.; Shine, James M. (2015-11-09). “Estimating Large-Scale Network Convergence in the Human Functional Connectome”. Brain Connectivity 5 (9): 565–74. doi:10.1089/brain.2015.0348. PMID 26005099. 
  12. ^ a b c d e f g h Heine, Lizette; Soddu, Andrea; Gomez, Francisco; Vanhaudenhuyse, Audrey; Tshibanda, Luaba; Thonnard, Marie; Charland-Verville, Vanessa; Kirsch, Murielle et al. (2012). “Resting state networks and consciousness. Alterations of multiple resting state network connectivity in physiological, pharmacological and pathological consciousness states.”. Frontiers in Psychology 3: 295. doi:10.3389/fpsyg.2012.00295. PMC: 3427917. PMID 22969735. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3427917/. 
  13. ^ a b c d e f g h i Yeo, B. T. Thomas; Krienen, Fenna M.; Sepulcre, Jorge; Sabuncu, Mert R.; Lashkari, Danial; Hollinshead, Marisa; Roffman, Joshua L.; Smoller, Jordan W. et al. (2011-09-01). “The organization of the human cerebral cortex estimated by intrinsic functional connectivity”. Journal of Neurophysiology 106 (3): 1125–1165. Bibcode2011NatSD...2E0031H. doi:10.1152/jn.00338.2011. PMC: 3174820. PMID 21653723. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3174820/. 
  14. ^ a b c d e f g h Shafiei, Golia; Zeighami, Yashar; Clark, Crystal A.; Coull, Jennifer T.; Nagano-Saito, Atsuko; Leyton, Marco; Dagher, Alain; Mišić, Bratislav (2018-10-01). “Dopamine Signaling Modulates the Stability and Integration of Intrinsic Brain Networks”. Cerebral Cortex 29 (1): 397–409. doi:10.1093/cercor/bhy264. PMC: 6294404. PMID 30357316. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6294404/. 
  15. ^ a b c Vossel, Simone; Geng, Joy J.; Fink, Gereon R. (2014). “Dorsal and Ventral Attention Systems: Distinct Neural Circuits but Collaborative Roles”. The Neuroscientist 20 (2): 150–159. doi:10.1177/1073858413494269. PMC: 4107817. PMID 23835449. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4107817/. 
  16. ^ a b c d e Hutton, John S.; Dudley, Jonathan; Horowitz-Kraus, Tzipi; DeWitt, Tom; Holland, Scott K. (1 September 2019). “Functional Connectivity of Attention, Visual, and Language Networks During Audio, Illustrated, and Animated Stories in Preschool-Age Children”. Brain Connectivity 9 (7): 580–592. doi:10.1089/brain.2019.0679. PMID 31144523. 
  17. ^ Zanto, Theodore P.; Gazzaley, Adam (2013-12-01). “Fronto-parietal network: flexible hub of cognitive control”. Trends in Cognitive Sciences 17 (12): 602–603. doi:10.1016/j.tics.2013.10.001. PMC: 3873155. PMID 24129332. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3873155/. 

関連項目編集