研究内容

   鏡の中の自己像を自分であると認知できるか否かは、動物や小児が「自己」という概念を持っているか否かの指標と考えられてきました。またこの能力を高度な社会能力の基盤と考える研究者もおり、この問題は様々な学問領域で注目されてきました。したがって、自分の顔を見ている時に特有に活動する脳領域が明らかになった時、まさにこれが「自己」概念の中枢であると大いに期待されたのも無理はありません。ところがこれらの領域が本当に顔以外の「自己」関連刺激に対しても反応するのかについては、実はこれまで分かっていませんでした。

   そこで私たちは、自分の顔を見ている時に特有に活動する脳領域が、自分の名前を見ている時にも自己特異的に活動するかどうか、調べてみました[文献１]。被験者さんの顔と名前(Fig. 1)、同様に、よく知っている他人（被験者さんの友人）と知らない人の顏・名前を視覚提示し、被験者さんの脳活動を測定しました。

   その結果、自分の顔を見ているときに特有（友人や知らない人の顔を見ているときには見られない）の脳活動は、これまでの研究の結果[文献２，３]と同じく右頭頂・前頭領域、及び両側腹側後頭側頭領域に抽出されました(Fig. 2赤)。ところが、これらの領域はいずれも自分の名前に対しては反応しませんでした。すなわちこれらの領域の反応は「自己」ではなく「自分の顔」に特有の反応だったのです。

   一方で、顔と名前の両者に対して自己特有の脳活動パターンが、予想外の形で見つかりました。友人や知らない人の顔・名前を見ているときに反応する両側の側頭頭頂接合部(Fig. 2青)が、自分の顔や名前に対しては反応しなかったのです。これらの領域はコミュニケーションに関わることが知られています[文献４]。他者に接した時に自動的に我々の脳はコミュニケーションを準備する、しかしこれが自分の顔・名前に対しては起きない。つまり脳にとって「自己」の本質は「非他者」と言えるのかも知れません。あるいは鏡の前で自己認知の発達と同時に起こる社会的反応（他者に対する反応）の消失を、反映しているのかも知れません。

Fig.1 視覚刺激の例．顔写真（左）名前（右）
Fig.2 自分の顔特有に反応する領域（赤）と自己認知特有に無反応の領域（青）.左半球外側（左）右半球外側（右）

文献

1. Sugiura M, Sassa Y, Jeong H, Horie K, Sato S, Kawashima R.
“Face-specific and domain-general characteristics of cortical responses during self-recognition.”
Neuroimage. 2008;42:414-22.

2. Sugiura M, Watanabe J, Maeda Y, Matsue Y, Fukuda H, Kawashima R.
“Cortical mechanisms of visual self-recognition.”
Neuroimage. 2005;24:143-9.

3. Sugiura M, Sassa Y, Jeong H, Miura N, Akitsuki Y, Horie K, Sato S, Kawashima R.
“Multiple brain networks for visual self-recognition with different sensitivity for motion and body part.”
Neuroimage. 2006;32:1905-17.

4. Sassa Y, Sugiura M, Jeong H, Horie K, Sato S, Kawashima R.
“Cortical mechanism of communicative speech production.”
Neuroimage. 2007;37:985-92.

   普段私たちは何気なく言葉によるコミュニケーションを行っていますが、その際、単に言葉の情報を理解するだけでなく、相手の意図、感情やその場の状況（コンテクスト）など社会的情報を適切に理解しなければ、上手にコミュニケーションがとれません。しかしながら、言葉を用いて話し手の意図を理解し、適切な反応（発話）をするという言語コミュニケーション能力に関する脳内メカニズムについてはこれまで言及されていないのが現状です。

   私たちは、他者に話しかけている時に脳のどこが活動するのか、機能的磁気共鳴画像（fMRI）を用いて調べてみました[文献1]。被験者さんには、MRIキャンーの中に入ってもらい、例えば、「ギターを弾いている」というような、ある人が道具を用いてある動作をしている動画をみせて（Fig. 1）、その人に向かって何か一言話しかけてもらう課題（「話しかけ課題」）とその人が何をしているか描写してもらう課題（「描写課題」）をしてもらいました。つまり「話しかけ課題」の時にのみ、その場の状況や相手の気持ちを理解して適切な話しかけが必要になります。

   MRI画像を解析したところ、「話しかけ課題」をしている時に、「描写課題」をしている時に比べて、内側前頭前野、両側上側頭回、左側頭-頭頂領域の脳活動が有意に働くことが分かりました（Fig. 2）。興味深いことに、これらの領域は、他者の心の中を推測する能力である「心の理論」を司る脳機能領域でもあります。したがって、他者とコミュニケーションにおいて、他者の意図や信念の推測をすることが重要であることが示唆されます。

Fig.1 Example of stimulus. (adapted by Sassa et al., 2007)
Fig.2 Selective activation for communicative speech production.

文献

1. Sassa Y, Sugiura M, Jeong H, Horie K, Sato S, Kawashima R
“Cortical mechanism of communicative speech production.”
Neuroimage. 37: 985-992, 2007.

   字面と含意にずれのある会話表現の理解には、そのシチュエーションの背景情報が鍵となります。字面上の表現と背景情報の統合→含意の理解というプロセスは、脳のどの領域で行われているのでしょうか。

   正常成人被験者を対象に、Fig 1のようなフキダシ付きの会話場面の写真をみた時の脳活動を、fMRIスキャナーで撮像しました。 [1]. 提示した会話場面は皮肉、慣用句、あるいは裏のない表現など様々です。それらの写真を見て、以下の二つの課題を行いました。状況判断課題（一般的な会話場面として普通かどうかを判断）と字面判断課題（セリフの字面が物理的に合っているか否かを判断）です。状況判断課題時に字面判断課題時より優位だったのが内側前頭前皮質（Fig.2a）の脳活動です。右側頭極では2つの課題に関わらず皮肉写真に対して活動を認め（Fig.2b）、内側眼窩前頭前皮質は状況判断課題時にのみ皮肉刺激に対して活動を認めました（Fig.2c）。これら領域は他者の意図を読み取る力（心の理論と言います。）に関わる領域として報告されている場所です。状況適正を意識的に判断する場所が左内側前頭前皮質、背景情報を利用して無意識的に皮肉を認知するのに関わるのが右側頭極、皮肉を意識的に判断するのに関わるのが内側前頭前皮質であると考察されました。

文献

1. Wakusawa K, Sugiura M, Sassa Y, Jeong H, Horie K, Sato S, Yokoyama H, Tsuchiya S, Inuma K, Kawashima R.
“Comprehension of Implicit Meanings in Social Situations Involving Irony: A Functional MRI Study.”
Neuroimage 2007; 37: 1417-1426.

   私たちは以前に自分の顔を見ている時にだけ活動する左腹側後頭側頭領域と右頭頂前頭ネットワークを発見し[文献１]、これら２つのネットワークの視覚的自己認知における役割について、以下の仮説を立てました。

   仮説１：「自分の顔」は「シンボル」であり、左腹側後頭側頭領域はシンボルとしての自分の顔の処理に関係する（免許証や身分証の写真を思い浮かべて下さい。また同じ領域が文字処理と関係があることが知られています）。

   仮説２：子供の時、鏡の中の（自分の）身体動きの視覚的知覚(motion)と、自分自身の身体の動きの感覚(action)との一致を検出した時、自己認知が始まる。このとき右頭頂前頭ネットワークがmotion-actionの一致の検出に関与し、大人になっても「自分の顔」認知に関与し続ける。

   私たちは、被験者さんの顔と全身(Fig. 1a)について写真と動画を用意し、４種類の視覚刺戟を見ている時の脳活動について、自分自身の画像を見ている時と他者の画像を見ている時を比較しました[文献２]。仮説１が正しければ、左腹側後頭側頭領域は顔の静止画(PF)を見ている時に一番活動が高い、また仮説２が正しければ右頭頂前頭ネットワークの活動は全身の動画(MB)を見ている時に一番活動が高い、というのが我々の予想でした。結果は、仮説１についてはほぼ私たちの予想通りでした（Fig. 1b）が、仮説２については予想したような脳活動パターンは見られませんでした。さらに、得られた脳活動データについて、脳活動の個人差パターンから領域・ネットワーク間の関係性・独立性を推定する解析[文献３]を行ってみました。その結果、右頭頂葉と前頭前野はそれぞれ独自の活動個人差パターンを持っていることが分かり、異なる働きをしている可能性が示されました。

Fig.1    a 視覚刺激の例    b 左腹側後頭側頭領域の自己認知特異的活動
   c 右頭頂葉と前頭前野はそれぞれ独自の活動個人差パターンを示した（文献２より改変）。

文献

1. Sugiura M, Watanabe J, Maeda Y, Matsue Y, Fukuda H, Kawashima R.
“Cortical mechanisms of visual self-recognition.”
Neuroimage. 2005;24:143-9.

2. Sugiura M, Sassa Y, Jeong H, Miura N, Akitsuki Y, Horie K, Sato S, Kawashima R.
“Multiple brain networks for visual self-recognition with different sensitivity for motion and body part.”
Neuroimage. 2006;32:1905-17.

3. Sugiura M, Friston KJ, Willmes K, Shah NJ, Zilles K, Fink GR.
“Analysis of intersubject variability in activation: An application to the incidental episodic retrieval during recognition test.”
Hum Brain Map. 2007;28:49-58.

   日常生活で実際に接する身近な人々と、テレビや新聞でしかお目にかからない有名人。同じ「知っている人物」ですが、脳の中での記憶のされ方には違いがあるのでしょうか。

   顔でも声でも名前でも、人物を「知っている」と認知する時には、その人物の記憶に関係のある脳機能モジュールが活動すると考えられます。我々は大学生被験者に名前で人物を認知させるfMRI実験を行い(Fig. 1)、身近な人々の名前(P)と有名人の名前(F)について、知らない名前(U)を見ているときと比べて脳活動が増加する領域を調べました[文献１]。その結果両側の側頭極(TP)と左の側頭頭頂接合部(TPJ)はPとFいずれの認知でも活動が増加し(Fig.2a,b)、両側の後頭側頭頭頂接合部(OTPJ)及び帯状回・楔前部(PCC/Precuneus)はPでFに比べ増加が顕著でした(Fig.2c)。ここから、両側TPと左TPJの活動は人名認知一般に関与すること、一方でOTPJとPCC/Precuneusの活動は、日常生活で実際に接する身近な人々に特有な記憶を反映しているモジュールであること、が分かります。

   先行研究の知見から推測すると、左TPJは名前や辞書的知識のモジュール、OTPJとPCC/Precuneusは過去の出来事や空間・社会的認知のモジュール、TPはこれら様々な記憶を関連付けるモジュールである可能性がありますが、今後の検証が必要です。

Fig.1 視覚刺激の例
Fig.2 人名認知課題遂行中に条件間で脳活動の差が見られる領域。P:身近な人物、F:有名人、U:知らない名前。a,b,cはそれぞれ異なる３種類の差分を示す。a P-UはUに比べPで統計的有意に脳活動が増加した領域。b,cも同様。

文献

1. Sugiura M, Sassa Y, Watanabe J, Akitsuki Y, Maeda Y, Matsue Y, Fukuda H, Kawashima R.
“Cortical mechanisms of person representation: recognition of famous and personally familiar names.”
Neuroimage. 2006;31:853-60.

   鏡や写真の中の自分と向き合う瞬間というのは、不思議な体験です。同じよく知っている顔でも、家族や友人と向き合うのとはずいぶん違います。鏡に映った自分の顔を自分であると認知することが出来るのは、ヒトを除きごく限られた動物のみで、多くの動物は鏡の中の自分を認知出来ません。子供も小さなうちは鏡の中の自分を認知出来ません。自分の顔を自分であると認知するというこの高次の脳機能は脳のどこで実現されているのでしょう。

   私たちはヒトが自分自身の顔写真を見ている時に脳のどこが活動するのか、またその活動パターンはよく知っている他の人の顔を見ている時と、どう違うのか、調べてみました[文献１]。

   被験者さんにMRIスキャナーの中に入ってもらい、撮像中にいろいろな顏写真を見せて（Fig.1）、「知っている顔か、知らない顔か」判断してもらいました。被験者さんに見せる顏写真の中には、あらかじめ準備しておいた被験者さん自身の顔写真と、よく知っている他人（被験者さんの友人）の顔、実験スタッフの顔（少しだけ知っている）、被験者さんが知らない人の顏、が含まれています。

   MRI画像を解析したところ、Fig.2で赤で示している三つの領域で、自分自身の顔写真を見ている時にだけ脳活動が増えることが分かりました。

   これらの領域の活動が、私たちが鏡の中の自分と向かいあっている時に感じる気持と関係あるのかもしれません。また、ヒトとごく限られた動物にだけに許された「自己認知」を可能にしているのかもしれません。

Fig.1 MRIスキャナーの中で被験者は様々な顔写真について、見たことがある顔か否か判断した
Fig.2 自分自身の顔写真を見ている時にだけ活動が増加する領域（赤色で表示）。Ｌ：大脳左半球、Ｒ：大脳右半球

文献

1. Sugiura M, Watanabe J, Maeda Y, Matsue Y, Fukuda H, Kawashima R.
“Cortical mechanisms of visual self-recognition. Neuroimage.”
2005;24:143-9.

   「想像力」は人間を特徴づける精神作用のひとつです。人間は「想像力」によって自分の知っている知識をつなぎ合わせる事で、頭の中に全く新しいもの・アイデアを思い描く事ができます。時にはそれを道具や芸術の形で現実のものとする事で文明が形作られてきました。この「想像力」は脳のどのようなメカニズムから生み出されているのでしょうか？

   私たちが「想像力」によって、今まで見たことがない新しいものを頭の中に思い描く際に、脳のどの領域が活動しているのかを、見たことがあるものを想像するだけの場合と比べて調べてみました[文献１]。

   被験者さんにＭＲＩスキャナーの中に入ってもらい、撮像中に「すいかテレビ」のような２つの言葉をつなげた合成語を見てもらい（Fig.1）、「すいかテレビ」のような、「現実には存在しない物体を視覚的にイメージ」してもらいました（Fig.2）。その時の脳活動を、「すいか」「テレビ」のような言葉を見て、これらの実物を想像している時の脳活動と比較しました。

   ＭＲＩ画像を解析したところ、ただ「すいか」のような現実にあるものを想像している時に比べて、「想像力」を使って「すいかテレビ」のような新しい物体をイメージしている時には、（Fig.3）のような、左半球の脳活動が増えている事が分りました。

   これらの、「意味」や「記憶」と関わる脳の領域の働きが、私たちの「想像力」を生み出しているのかも知れません。

Fig.1 被験者は合成語から、現実には存在しない新しい物体を想像した。
Fig.2 被験者が実験後に描いたスケッチ（すいかテレビ）
Fig.2 「 想像力」を働かせている時に活動が増加する脳の領域（オレンジ色の部分）

文献

1. Yomogida Y, Sugiura M, Watanabe J, Akitsuki Y, Sassa Y, Sato T, Matsue Y, Kawashima R.
“Mental visual synthesis is originated in the fronto-temporal network of the left hemisphere.”
CEREBRAL CORTEX, 2004;14: 1376-1383

   報酬や罰を体験するということは、単なる受動的行為に留まらない。生物が適応を成功させるためには、起こりえる報酬や罰を予測し、それらの性質を判別する能力が求められる。また、その報酬や罰に応じて、注意や覚醒のレベルを変化させ、適切な反応を選択する必要がある。

   事象関連機能的磁気共鳴画像の手法を用いて、ヒトが金銭という抽象概念的な報酬と罰の事象を体験する際の脳活動を測定した。この際、報酬や罰の事象が連続するときや、逆の性質の事象に突然切り替わるときなど、特異的な配列を取る場合に注目し、その事象の配列という文脈に依存した脳活動が存在するかどうかについて調べた。３６名の健常被検者が実験に参加した。課題は、スクリーン上のトランプのマークが何色であるかを当てるというギャンブル課題であった（Fig.1）。被検者には、マークの色を当てた時（勝ち）に金銭的報酬（増額）があり、外した時（負け）に金銭的罰（減額）があると指示をした。各報酬と罰の大きさは一定であったが、４連勝目（W4）のときと４連敗目（L4）のときに、最も強い情動が引き起こされていたことが、被験者の内省報告からわかった。さらに、４連勝目（W4）のときと４連敗目（L4）のときには、共通して、両側の帯状回前部および前頭前野内側面で有意な脳活動の上昇が認められた（Fig.2：上段）。また、４連敗直後の１勝のとき（SW）と、４連勝直後の１敗（SL）のときには、共通して、右の前頭前野背外側部において有意な脳活動の上昇が認められた（Fig.2：下段）。これらの結果から、金銭という抽象概念的な報酬と罰を体験する際に、その事象の配列という文脈に依存した脳活動が存在しているということが示された。このような文脈に依存した脳活動は、ヒトが環境に応じて適切な反応をする際に重要な役割を担うと思われる。実際、帯状回前部、前頭前野内側面および前頭前野背外側部における機能不全は、様々な精神疾患で報告されている。このことは、うつ病や統合失調症の患者が環境の変化に対して脆弱であるという臨床症状とよく合致しており、病態との関連が示唆された。

Fig.1 ギャンブル課題：被検者はカードが赤か黒かを当てる。当たると金銭的報酬が、外れると金銭的罰がある。
Fig.2 抽象概念的報酬や罰の事象の文脈に依存した脳活動。
W4：４連勝目
L4：４連敗目
SW：４連敗直後の１勝
SL：４連勝直後の１敗
W1/L1:対照

文献

1. Akitsuki Y, Sugiura M, Watanabe J, Yamashita K, Sassa Y, Awata S, Matsuoka H, Matsue Y, Fukuda H, Kawashima R.
“Context-dependent cortical activation in response to financial reward and penalty: An event-related fMRI study.”
Neuroimage 19: 1674-1685, 2003