177

1999年9月25日■イブニングセミナー

脳磁図と高次神経機能
米田孝一＊杉下守弘＊
要旨：脳磁図は超伝導量子干渉装置を用いて，大脳皮質の錐体細胞の興奮性後シナプス電位がつくる樹状突起内を通る細胞内電流によって発生する磁場をとらえる方法である。この方法は，脳の活動部位，刺激呈添からの脳の反応までの潜時，脳の時間的空間的変化をとらえることが可能である。一次中枢の活動については容易に磁場をとらえることができる。しかし，高次機能を行うときの磁場をとらえることは難しい。それは，刺激呈示から反応までの時間にばらつきがあり同期がとりにくいこと，多数の等価電流双極子を推定しにくいこと，S／Nが悪いため何度も刺激を繰り返さないと磁場が測定できないことなどの問題点があるためである。したがって，高次機能の脳磁図測定を発展させるには，多数の等価電流双極子の推定，刺激からの潜時が同期するような課題の工夫，測定回数が少なくても磁場をとらえられる高感度の超伝導量子干渉装置の開発が必要とされる。

神経心理学
Key

151177−180，1999

word：脳磁図，高次機能，ミスマッチ反応，呼称，神経心理学
magnetoencephalography（MEG），

1

higherbrain

fUnction，

MMF，

naming，

neuropsychologyてて行われる。したがって，頭皮の外に出る磁はじめに場を検出することになる。頭皮の外で検出され脳磁図（magnetoencephalography；MEG）

る磁場は，一つ一つの全ての神経細胞が発する

は脳の機能を調べるための非侵襲的な測定法で磁場ではなく，一定の方向性をもつ数千個以上ある。脳が活動するときには，神経細胞に電の神経細胞のまとまりが発する磁場である。脳流が流れる。電流が流れると磁場を発生する。

磁図が測定しているのは，大脳皮質の錐体細胞

これは地磁気の1億分の1という極めて微弱なものである。このような微弱な磁場を超伝導量の興奮性後シナプス電位（excitatory

naptic子干渉装置（superconducting

postsy−potential；EPSP）がつくる樹状突起内inter−を通る細胞内電流によって発生する磁場であdevice；SQUID）を使って検出するのる。細胞内電流は樹状突起内を通り，細胞体のが脳磁図である。かつては，チャンネル数が少方向へ流れて細胞外電流となる。この細胞外電なく，脳の一部の測定のみ可能であったが，100チャンネル以上の全頭型のものが出てきて流も磁場を発するが脳の外では観測されない。

おり，現在我々は122チャンネルの装置を使用している。チャンネル数が多いと脳の反応の全場を測定することが多い。一回の刺激に対しててをとらえることができる。脳磁図の測定は超イズ磁場も含まれている。刺激と関係のある磁伝導量子干渉装置を内蔵した検出器を頭部に当場であれば，刺激の呈示後いつも同じ時期に現

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脳磁図は刺激を呈示することで誘発される磁測定される磁場の中には，刺激とは無関係のノ

1999年6月29［ヨ受理HowtoApproach

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Brain

FunctionwithMEG＊東京大学大学院医学系研究科認知言語神経科学教室，Koichi
Neuroscience，

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Medicine，（別刷請求先：〒113−0033

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東京都文京区本ma

Yoneda，Morihiro

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東京大学大学院医学系研究科認知言語神経科学教室孝〜）

一 29一

米田神経心理学

ユ78

る（Romaniet第15巻第3号

al，1982）。体性感覚野では部位対応が認められている（Mogilneretal，1993）。

視覚では左視野を光刺激したときには右半球の有線領，右視野刺激では右半球の有線領で活動が見られている（Yoneda

etal，1995）（図2）。

連合野が活動するときには複数の部位で活動が生じているしていると考えられる。そのため，単一の等価電流双極子の演算では活動部位を明らかにすることが困難である。多数の等価電流双極子を求める方法がどのくらい妥当であるのか検討することが今後の問題である。

2．脳の反応時間
活動部位の等価電流双極子が刺激呈示後どれくらいの時間が経過したときに見られたのかを
図1

左視野を光で刺激したときに得られた磁場の調べることによってその活動部位の反応時間が等高線わかる。

れるため，誘発される磁場は同期するはずであ1）感覚器から一次中枢に至るまでる。そこで，このノイズ磁場を除去するため，正中神経に電気刺激を与えたとき，皮膚から数百回以上の刺激を呈示して，それを加算して，体性感覚野ではじめに反応が生ずるのが約刺激と関連のある磁場を抽出することになる。

20msである（Tihonen

磁場の弱い成分を抽出するためには数千回程度示し，聴覚野で反応が生ずるのは約30msであの加算が必要である（Yonedaる（McEvoyrre乞al，1995）。

etetal，1989）。純音を呈al，1994）。視覚刺激が呈示されてから最初に脳で活動が生じるのは約40ms

脳磁図で測定できる現象である（Yonedaetal，1995）。

1．脳の活動部位

2）一次中枢から連合野に至るまで刺激呈示によって誘発される磁場をもとにし連合野の活動を測定する方法としてオドボーて，活動部位を明らかにすることができる。磁場の拡がりは等価電流双極子（equivalentcurrentdi−pole）を中心とした等高線で表される（図1）。122チャンネルの装置の場合，122個の磁場が得られ，計算機の演算によって等価電流双極子を求める。そして，MRIにこれを投影することで詳細な部位が同定できる。これまでに各感覚様相で一一次中枢や連合野の同定が行われているが，最も確実に部位の同定ができるのは一次中枢である。
聴覚では刺激の周波数によって聴覚野における反応部位が異なるというtonotopyが明らかにされてい図2

左視野を光で刺激したときの等価電流双極子をMRIに投影した画像 白い丸が等価電流双極子を示す。右半球の有線領に推定された
一 30一

179

1999年9月25日

ル課題がある。オドボール課題は高頻度で呈示ある。ばらつきがあれば，同期しないため，磁される刺激と低頻度で呈示される刺激の2種類場が得られず時間的空間的変化はとらえられなを呈示して，低頻度の刺激に対する脳の反応をいと考えられる。我々も37チャンネルの装置記録する課題である。オドボール課題の中でも，を用いていたときに絵の呼称遂行時の脳磁図計

ミスマッチ課題というのは高頻度刺激が連続的測を試みたが，多数回の加算の中では刺激呈示に呈示されているときに他の種類の低頻度刺激から反応までの時間にばらつきがあり，同期がが呈示されると，その低頻度刺激に対して脳がとれなかった。このため，はっきりした磁場が特異的な反応をするというものである。低頻度得られなかった。

刺激に対する反応から高頻度刺激に対する反応Nを引き算すると，刺激呈示から約200msに両高次機能測定における問題点者の差が見られる。これをミスマッチ反応と言1．複数の活動部位う。この約200msのときの活動部位が連合野感覚や知覚課題のような低次機能に比べて，であることが示されれば，連合野で活動が見ら言語や記憶課題のような高次機能を行うときにれた時間から聴覚野で活動が見られた時間を引

は刺激呈示からの反応までの時間が長くなり，き算すれば，聴覚野から連合野にいたるまでの脳内のさまざまな部位で活動が生じていると考時間が明らかになる。ミスマッチ反応は低頻度えらる。そのため，単一の等価電流双極子で活刺激に対する加算回数が少ないことから，正確動部位を明らかにすることは難しい。

な部位の同定が困難であるのが欠点である

2．同期の問題（Alho，1995）。

刺激呈示からの反応までの時間にばらつきがミスマッチ反応は弁別閾に近い2種類の刺激大きければ，同期がとれない。同期がとれなけに対しても物理的に異なる刺激であれば，出現ればはっきりした結果は得られない。高次機能するという（Naatanenal，1995）。英語を母を測定する場合には，同期がとれるように課題国語とする者であれば／R／と／L／の弁別は可能を工夫する必要がある。脳磁図測定を行う前にetであるが，日本人にとってはこの2つの音の弁課題の練習を十分に行い，反応時間がほぼ一定別は難しい。そこで，我々は日本人を対象にしになるようになったときに脳磁図測定を行うのて／R／と／L／を刺激としたミスマッチ反応の測も一つの方法であろう。

定を試みた。しかし，ミスマッチ反応は観測さ3．加算回数の問題れなかった。弁Bijできないような2種の刺激に脳磁図で磁場を得るためには多数回の加算が対してもミスマッチ反応が出現するということ必要である。高次機能のように刺激の呈示からには疑問を投げかける結果であった。

反応までの時間が長いような成分を検出するに

3．脳の複雑な時間的空間的変化は，低次機能の場合以上に加算回数を増やさな刺激が呈示されてから，脳の中で時間軸に沿ければならない。しかし，高次機能を測定するって活動部位が変化していく様子をとらえるこ

ときに何度も刺激を呈示すれば被験者は飽きてとが可能である。刺激によって誘発される磁場の時間ごとの等価電流双極子を求めていくことしまったり，慣れが生じてしまったりするなどの問題が生じる。そこで，高次機能のメカニズで，活動部位と反応時間が明らかになる。例えムを脳磁図で解明するには，少ない加算回数でば，物品の呼称をするときには，刺激呈示後磁場が得られるような，より高感度の超伝導量100msで視覚中枢が活動し，200msでWer−nicke領，500msでBroca領が活動することが子干渉装置の開発を待たねばならないであろとらえられている（Salmelinetう。

al，1994）。しかし，絵が呈示されてから，被験者が絵に描かれた物品の呼称をするまでの時間にはばらつきが

1）Alho一 31一

文献

K：Cerebral

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180

神経心理学
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et3593−3597，1993

4）Naatanen

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magnetoencephalography．

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JA，ProceedingsofM

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A，GL，

l6；6−18，1995

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2）McEvoy3）Mogilnercounterpart

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