左脳-右脳の研究は以前とは異なります

最近発表された2つの研究は、「左脳-右脳」（つまり、左大脳半球と右大脳半球）がどのように連携して視覚記憶をエンコードするか、および一方の大脳半球（他方ではない）の灰白質の厚さが不均衡に悪化する方法についての理解を深めています。加齢に伴う認知機能低下とアルツハイマー病に関連しています。

MITのPicowerInstitute for Learning and Memoryの研究者による最初の「左脳-右脳」研究（Brincat et al。、2021）は、脳の左側と右側の前頭前野間の視覚記憶の半球間移動がどのように関与するかを調査しました精神的なイメージが両方の大脳半球の前頭前野（PFC）の間で「跳ね返る」ことを可能にする調整されたプロセス。このオープンアクセス論文「ワーキングメモリーの半球間移動」は、2月8日に査読付きジャーナルに掲載されました。 ニューロン .

この研究では、筆頭著者のスコットブリンカットと上級著者のアールミラーが率いるミラーラボの研究者チームが、左右の前頭前野（PFC）の特定の外側領域（「ヘミスフィールド」）に配置された256個の電極を使用して神経活動の変化を両側で測定しましたサルが画面の左側と右側から現れたり消えたりする画像（バナナやリンゴなど）を含むビデオゲームをプレイしたとき。

Miller’s Labはまた、左大脳半球と右大脳半球の間の作業記憶の転送中の全体的な脳波活動を測定し、半球間記憶転送が「新しい神経集団を活性化する」ことを発見しました。

「予想通り、[コンピューターデコーダー]の分析では、脳が視野内とは反対の半球の各画像に関する情報をエンコードしていることが示されました」と著者はニュースリリースで説明しています。 「しかし、もっと驚くべきことに、動物が画面を横切って視線を移した場合、記憶情報をエンコードする神経活動が一方の大脳半球からもう一方の脳半球に移ったことも示されました。」

特に、Brincat etal。 「一方の半球からもう一方の半球への記憶の伝達は、それらのリズムの特徴的な変化とともに一貫して起こっていることがわかりました。」メモリ転送が発生すると、ミッドレンジのアルファ/ベータ（〜11-17 Hz）脳波の同期が低下しました。反対に、これらのメモリ転送中に、非常に低周波のシータ波（〜4-10 Hz）と高周波のベータ波（〜17-40 Hz）の同期が両方の半球で増加しました。

「転送の頃、2つの前頭前野半球間の同期はシータ周波数とベータ周波数でピークに達し、方向性はメモリトレース転送と一致していました」と著者は説明しています。 「これは、2つの皮質半球間のダイナミクスが視覚半球全体のワーキングメモリトレースをどのようにつなぎ合わせることができるかを示しています。」

「高速で信頼性の高い半球間コミュニケーションは、スポーツ、運転、航空交通管制など、多くの現実世界の行動にとって重要です。半球間コミュニケーションは、失読症などの一部の障害でも中断されると考えられています」と著者は結論付けています。 「私たちは、半球間コミュニケーションの神経メカニズムの理解が、それを修復および最適化するための新しい方法につながることを願っています。」

1つの大脳半球で灰白質の量が失われると（他の大脳半球ではなく）、驚くべき影響があります

最近の2番目の「左脳-右脳」研究（Roe et al。、2021）は、EUのLifebrainプロジェクトの一部であるオスロ大学のノルウェー人研究者のチームによって実施されました。彼らのオープンアクセス論文「成人の生涯にわたる大脳皮質の非対称的な菲薄化はアルツハイマー病で加速される」が2月1日に出版されました。 ネイチャーコミュニケーションズ .

Lifebrainはヨーロッパのコンソーシアムであり、さまざまな国の研究者が、年齢に関連する多数の（0〜100歳の）縦断的研究から得られた包括的な神経画像脳データへのアクセスを共有しています。

「Lifebrainのおかげで得られたデータは宝の山です。5か国からの2,600人以上の健康な参加者の皮質のすべての領域の厚さを測定することができました。同じ人で時間の経過とともに最大6回測定できました」と筆頭著者オスロ大学の脳と認知の生涯変化センター（LCBC）のジェームズ・ロー氏はニュースリリースで述べた。 「他の多くの脳データセットでは、1人あたり1回の脳スキャンしかないため、生涯を通じて同じ人に起こっている変化を確認することはできません。同じ人のフォローアップスキャンを行うことが私たちの研究の絶対的な鍵でした。」

灰白質の厚さに関するこれらの包括的なデータセットは、加齢に伴う左右の脳の大脳皮質の変化について何を明らかにしましたか？最初に、Roeらは、大脳皮質の左側と右側の非対称の灰白質の厚さ（「皮質の非対称性」）が健康な若者の間で典型的であり、認知機能を改善するように見えることを発見しました。

「皮質の左側と右側は、若い脳では等しく厚くない」と著​​者らは説明している。 「非対称性は、脳が最適に機能することを可能にするので、一見良いことのようです。左右の脳はわずかに異なる仕事をすることに特化しているからです。」

私たちが年をとるにつれて、脳が萎縮し始め、徐々に「収縮」するため、誰もが灰白質の量をいくらか失います。ただし、Roe etal。一般に信じられていることとは反対に、左右の大脳半球を包む灰白質の「樹皮」は、通常の老化では脳の両側で同じ割合で薄くならないことがわかりました。 （「脳の収縮を止める可能性のある4つの毎日の習慣」を参照してください。）

Lifebrainの縦断的データセットは、20歳で脳のどちら側が厚かったとしても、年齢が上がるにつれて劣化が速くなることを示唆しています。これは、皮質の非対称性の利点を打ち消します。 「非対称性の喪失は、ほとんどの人（30代前半）で同様の年齢で現れ、成人の寿命全体にわたって続き、60歳前後で衰退が加速しました」と著者は説明しています。 「皮質の非対称性の喪失は、寿命にわたって徐々に起こっています。これは、すべてのサンプルで驚くべき一貫性で見られました」とRoe氏は付け加えました。

最後に、James Roeと彼のオスロ大学の同僚は、アルツハイマー病の患者では脳の左側がより速く収縮する傾向があることを発見しました。 「全体として、本研究は、高次認知を維持する脳システムにおける成人の寿命全体にわたる半球の特殊化の広く示唆されたシステム全体の衰退の構造的基礎を明らかにし、アルツハイマー病におけるこの衰退の潜在的な継続と加速を発見した可能性があります。 「Roeetal。結論。

EurekAlertを介してMillerLab / MIT PicowerInstituteのMeredithMahnkeにクレジットされた画像

Brincat et al。、2021 / Neuron（CC BY-NC-ND 4.0）による作業記憶の半球間移動の図解要約

James M. Roe、DidacVidal-Piñeiro、ØysteinSørensen、Andreas M. Brandmaier、SandraDüzel、Hector A. Gonzalez、Rogier A. Kievit、Ethan Knights、SimoneKühn、Ulman Lindenberger、Athanasia M. Mowinckel、Lars Nyberg、Denise C .Park、Sara Pudas、Melissa M. Rundle、Kristine B. Walhovd、Anders M. Fjell、RenéWesterhausen＆The Australian Imaging Biomarkers and Lifestyle Flagship Study ofAgeing。 「成人の生涯にわたる大脳皮質の非対称的な菲薄化は、アルツハイマー病で加速されます。」 ネイチャーコミュニケーションズ （初版：2021年2月1日）DOI：10.1038 / s41467-021-21057-y