脳の活動部位の探求 (脳科学の方法)
脳科学の方法 症例研究 脳破壊研究 非侵襲的方法 (脳波、脳画像)
症例研究 事故や病気によって脳の一部に損傷を受けた人が、どんな症状を呈するか 例:)左半球側頭部の一部に損傷 ⇒ 言語障害 ⇒ 言語障害 ⇒ 「どうやら脳のその部分は言語の制 御にかかわっているようだ」と推測
歴史的にはおそらく症例研究が最も初期からのデータ 現在でもなお脳科学における最重要データのひとつであり続けている
「妻を帽子と間違えた男」(サックス) 「脳のなかの幽霊」(ラマチャンドラン) 「脳と心の地形図」(カーター)
映画 「レナードの朝」 「レインマン」
脳破壊実験 人間相手では倫理的に無理なので、動物実験 動物の脳の一部を破壊 ⇒その動物にどんな症状が現れるか ⇒その動物にどんな症状が現れるか 例:) ネコの視床下部の一部を破壊 ⇒ 食欲異常ネコになってしまった ⇒ 「その部分は食欲に関わっている ようだ」と推測
問題点 実験動物に対する倫理的問題 人間では実験できない(やったら犯罪) 動物と人間では脳の機能に違いがある
非侵襲的方法 「非侵襲的脳機能測定法」とも 生きている脳の活動そのものを、脳を傷つけることなく測定する方法。脳波、fMRIなど 脳波 PET (陽電子断層撮影) NIRS (近赤外線分光分析) fMRI (機能的核磁気共鳴画像) MEG (脳磁図)
おおざっぱなイメージとしては、レントゲン写真やCTスキャンみたいなもの 脳の非破壊検査、ともいえる?
脳波 電圧 経過時間
脳波 研究者がおもに見るところ 周波数 ⇒ α波、 β波、 θ波・・・ 事象関連電位
脳波 長所 ・・・ お手軽 短所 ・・・ おおざっぱな事しか分からない
PET 血中に放射性物質を注射 ⇒ 脳のどこに血が集まっているかが分かるようになる ⇒ 血流量の測定
やや専門的?に言うと、放射性同位元素の崩壊に伴って放射される陽電子をキャッチして、その出所を計算するらしい 陽電子・・・電子の反粒子。
PET 長所 ・・・ 脳波よりも詳しいデータ 短所 ・・・ 健康への不安 機械が高い MRIに比べるとデータが粗い 長所 ・・・ 脳波よりも詳しいデータ 短所 ・・・ 健康への不安 機械が高い MRIに比べるとデータが粗い 見ているのは神経活動そのもの ではなく、血流量という二次的変化
NIRS 物質をある程度透過する近赤外線を利用 近赤外線をどのように反射・散乱するかが物質によって違う ⇒ 物質の分布が分かる ⇒ 物質の分布が分かる ⇒ 脳のどこに血が集まっているか分かる
NIRS 長所・・・ MRIに比べて安価 健康への心配が比較的少ない 脳波よりは詳細なデータ 短所・・・ MRIに比べるとデータが粗い 見ているのは神経活動そのもの ではなく、血流量という二次的変化
fMRI MRIの技術を応用したもの 核磁気共鳴反応を利用する 原子核が持っている磁気モーメントの周波数に合った振動磁場を与えてやると、共鳴によりエネルギー準位が変化する その微弱な変化を検出する
どの周波数に共鳴するかが物質によって異なる ⇒ 物質の分布が分かる ⇒ 脳のどこに血が(より正確には酸化ヘモグロビン)集まっているか分かる
fMRI 長所・・・ けっこう精細なデータがとれる 短所・・・ ↑とはいえ、その解像度や時間 分解能にはまだ若干の不満が。 長所・・・ けっこう精細なデータがとれる 短所・・・ ↑とはいえ、その解像度や時間 分解能にはまだ若干の不満が。 見ているのは血流量 磁気が人体に与える影響は不明
たぶん大丈夫・・・ 振動磁場なので、 共鳴させるのは原子核の磁気モーメントであり、非常に微弱であるので、 熱拡散等によりすぐに平常状態に戻るので、 磁気的準位は原子構成にも化学反応にも関与しない(?)ので、 今のところ、明らかにMRIが原因で健康に支障をきたしたと考えられるケースが報告されていないので、 たぶん大丈夫・・・
MEG 脳内の電気活動 ⇒ 電荷の運動に伴い発生する磁場をとらえる ⇒ 脳のどこでどれくらいの電気活動が発生したかがわかる
MEG 長所・・・ MRIより高い時間分解能 MRI等と違い、神経活動そのもの をとらえている 短所・・・ 電流の方向によってはとらえら れない。 技術的に発展途上かつ高価?
非侵襲的方法・まとめ 測っているもの 脳波・MEG ⇒ 電気的活動 fMRI・NIRS・PET ⇒ 血流量
問題点 神経レベルでのより細かいメカニズムは分からない 血流量高い = 重要な働き なのか? 電位移り変わり = 心的構造なのか?
それでも、実用的には多いに有用かもしれないが、 「心とは」「意識とは」「精神とは」という問いに答えてくれるものではない それどころか、偏った見方をおしつけてしまう恐れ