［ 解説 ］

小児における脳機能発達の神経基盤
Neural basis of brain development in children
篠原尚美＊

慶應保健研究，41（ 1 ），077 - 079，2023

要旨：ヒトの脳機能の発達が特に顕著なのは，小児期であると考えられる。脳は環境や経験に依存して，シナプスの形成・刈り込みを経て複雑で巨大な神経ネットワークを構築することで，様々な機能を獲得していく。シナプスの刈り込みや髄鞘化が起こる時期は脳の部位によって異なり，高次の認知機能を担う前頭前野では最も遅い。この順序はヒトの行動学的な発達段階を説明する。
脳が発達する過程において環境の影響を特に受けやすい時期を，脳の感受性期と呼ぶ。感受性期は視覚系や言語など，一部の脳機能で明らかになっている。ただし，発達途上にある小児の脳は可塑性も残されていると考えられる。
小児における脳機能の発達は，神経発達症の病態とも関連する。注意欠如・多動症は，前頭葉機能の中の行動抑制と実行機能の障害であると想定されている。現在では，機能的磁気共鳴画像や近赤外分光法などの非侵襲的手法により，一部の神経発達症においては前頭前野機能が顕著に障害されていることが示されている。
keywords：脳機能発達，シナプス刈り込み，感受性期，前頭前野，注意欠如・多動症
Brain development，Synaptic pruning，Sensitive period，Prefrontal cortex，Attention-deficit/hyperactivity disorder

はじめに

本稿では，小児における脳機能発達の神経基

胎児期から成人期に至るまで，ヒトの脳は成長・発達する。脳機能の発達が顕著なのは小児盤を述べた後，その感受性期や神経発達症との関連について触れる。

期であると考えられる。持って生まれた特性もあるが，それ以上に多くの環境の影響を強く受脳機能発達の神経基盤けながら，子どもは脳と心を発達させていく。

1 ．脳の機能局在と神経ネットワーク

小児の脳機能の発達は，近年増加の一途をた

脳の機能が発達するとは，生物学的にはどどり，様々な場面においてクローズアップされのようなことをあらわすのであろうか。脳のている神経発達症（発達障害）の問題とも関連

基本構成単位であるニューロン（神経細胞）する。神経発達症は，脳の前頭葉，特に前頭前は，核のある細胞体，軸索，樹状突起などか野の機能障害であることが想定されている。文ら成る。軸索と樹状突起はまとめて神経突起部科学省の調査では，全国の小中学生の8.8 ％にとも呼ばれ， これらの突起を介してニュー神経発達症の可能性があると報告されている 。

ロンは他のニューロンへと情報を伝達する。

1）

慶應義塾大学保健管理センター（著者連絡先）篠原 尚美 〒 223 - 8521＊

神奈川県横浜市港北区日吉 4 - 1 - 1―77 ―小児における脳機能発達の神経基盤ニューロン間の近接部位をシナプスという。

3 ．髄鞘化シナプスでは，電気信号を神経伝達物質と呼前述のように，ニューロンは軸索を通じてばれる化学物質の信号に変えて，それを放出次のニューロンに情報を電気的に伝達する。

することで，次のニューロンへ情報を伝達し髄鞘化とは，軸索が髄鞘と呼ばれる脂質に富ていく。

んだ構造物で何層にも包まれることをいう。

従来，ヒトの脳においては，前頭葉は高次髄鞘は絶縁体であり，この絶縁体を電気信号の認知に関する機能，頭頂葉は体性感覚に関が跳躍して伝わることで，情報を伝達する速する機能，後頭葉は視覚に関する機能，側頭度は飛躍的に向上する。出生時には髄鞘化さ葉は聴覚に関する機能など，各領域がそれぞれた軸索をもつニューロンは一部であり，それ異なる機能を司るとする機能局在という考の後急速に髄鞘化が進む。乳児期から幼児期え方がとられてきた。近年，脳の各領域は，にかけて情報処理速度が急速に増すのは，こニューロン同士がつながり複雑で巨大なネッの髄鞘化による。

トワークを形成することにより，関連し合っ髄鞘化が起こる時期は脳の部位によって異て働いていることが明らかとなっている。こなり，その発達が青年期に至るまで続く領域のように，脳は神経ネットワークが構築されもある。生命維持に必要な脳の部位の髄鞘化ることで，多くの機能を獲得していくと考えは早く，それに比較して前頭前野などの大脳られる。

皮質では遅い。出生後のシナプスの変化と同様に順序があり，これはヒトの行動学的な発2 ．シナプスの形成・刈り込み達段階を説明する。ただし，刈り込みが起こ脳の神経ネットワークは，出生から生後 1るシナプスとは異なり， 髄鞘化は年齢とと年にかけて大きく変化する。出生後，シナプもに進み， 20 歳頃までに成人のレベルに達スは急激に増加し，いったん過剰に形成されする。 髄鞘化は， 磁気共鳴画像（magneticる。その後，環境や経験に依存して必要なシresonance imaging：MRI）でも明瞭に示さナプスは強められて残り，不要なシナプスはれる 3 ）。

除去されて，その数は減少に転じる。この現脳発達の感受性期

象を，シナプスの刈り込みという。
シナプスの刈り込みが起こる時期は，脳の脳が発達する過程においては，環境の影響を部位によって異なり，視覚野や聴覚野などの特に受けやすい時期がある。これを，脳の感受一次感覚野は早く，運動野や連合野がそれに性期（臨界期）と呼ぶ。感受性期は，視覚系や続き，前頭前野は最も遅い。例えば，後頭葉言語など，一部の脳機能で明らかになっている。にある視覚野では，シナプスの密度は生後 4

例えば，一時的に片眼を遮蔽した仔ネコでは視か月頃にピークを迎え，生後 8 か月頃から刈覚伝導路の変容を認めるが，この現象は生後のり込みが始まり， 7 ～ 8 歳には成人のレベル

ある一定の時期にしか起こらない 4 ）。ヒトでも，となる。一方，前頭葉にある高次の認知機能両眼視機能の発達に感受性期があることは，乳を担う前頭前野においては，シナプスの密度幼児期に眼疾患に罹患し一時的に片眼に眼帯をがピークに達するのは 4 歳頃である。シナプかけていた小児例から報告されている 5 ）。

スの刈り込みは緩徐に進んだ後，14 ～ 16 歳

ヒトでは，心の発達にかかわる問題の多くが頃に急激に進行し，成熟するのは青年期であ思春期開始から青年期までの期間に集中して顕る 2 ）。

在化することが知られている。これは，同時期に起こるシナプスの刈り込み，髄鞘化などの神―

78 ―慶應保健研究（第 41 巻第 1 号，2023 ）経生物学的変化やホルモン分泌の変化による影感受性期，神経発達症との関連も含めて概観し響と考えられ 6 ），脳の感受性との関連が示唆さた。現代を生きる子どもたちを取り巻く環境は，れる。また，幼少期の不適切な養育環境が脳の複雑化，多様化している。加えて，新型コロナ発達に悪影響を与え，思春期以降に多様な精神ウイルス感染症の流行により，人々の生活は一疾患として顕在化しやすくなることも推察され変した。これらの影響をより強く受けると思わている 。一方で，発達途上にある小児の脳は，れるのは，発達途上にある小児である。子ども環境や対応を変えることで改善される可塑性もたちの脳と心の健やかな発達に向けて，今後も残されていると考えられている。

さらなる知見の蓄積が必要と考える。

7）

前頭前野機能と神経発達症
脳の前方にある前頭葉の前頭前野は，ヒトに文献
1 ）文部科学省．通常の学級に在籍する特別な教育

おいては大脳皮質の約 30 ％を占める広範な領的支援を必要とする児童生徒に関する調査結果に域である。前頭前野は，記憶や感情の制御，行ついて．

動の抑制など，様々な高次の精神活動を司ってhttps://www.mext.go.jp/content/20221208-mext-

いる。

tokubetu01-000026255_01.pdf（cited 2023-0206）．

前頭前野は，神経発達症（発達障害）の病態

2 ）Huttenlocher PR，Dabholkar AS．Regionalに関連していることが推察されている。 神経

differences in synaptogenesis in human cerebral

発達症は， 脳機能の障害により発達早期からcortex．J Comp Neurol 1997；387（2）：167-178．

コミュニケーションや社会性， あるいは行動

3 ）Giedd JN，Blumenthal J，Jeffries NO，etal．Brain development during childhood and上の問題をきたすと考えられている。 神経発adolescence：a longitudinal MRI study．Nat達症の代表的なものには， 自閉スペクトラム

Neurosci 1999；2（10）：861-863．

症（autism spectrum disorder：ASD）， 注意4 ）Hubel DH，Wiesel TN．Early exploration of欠如・多動症（attention-deficit/hyperactivity

the visual cortex．Neuron 1998；20（3）：401-412．
5 ）粟屋忍． 形態覚遮断弱視． 日本眼科学会雑誌

disorder：ADHD）， 限 局 性 学 習 症（specific1987；91（5）：519-544．

learning disorder：SLD）があり， これらを併6 ）Lee FS，Heimer H，Giedd JN，et al．Adolescent

せ持つ場合もある。ASD，ADHD は，社会性やmental health-opportunity and obligation．Science

注意・衝動性の制御に問題を抱えており，社会2014；346（6209）：547-549．
7 ）Teicher MH，Anderson CM，Polcari A．

適応に困難をきたしやすい。ADHD の基本的なChildhood maltreatment is associated with

障害は，前頭葉機能の中の行動抑制と実行機能

reduced volume in the hippocampal subfieldsの障害であると想定されている 8 ）。実行機能とCA3，dentate gyrus，and subiculum．Proc Natlは，何らかの目的を達成する際に行動を制御す

Acad Sci USA 2012；109（9）：E563-E572．
8 ）Barkley RA．Attention-deficit/hyperactivityる能力をいう。ASD，ADHDなどの神経発達症

disorder，self-regulation，and time：toward aにおいては，現在では，機能的磁気共鳴画像

more comprehensive theory．J Dev Behav Pediatr（functional magnetic resonance imaging：fMRI）

1997；18（4）：271-279．

や近赤外分光法（near-infrared spectroscopy：NIRS）などの非侵襲的手法により，前頭前野機能が顕著に障害されていることが示されている。

おわりに小児における脳機能発達の神経基盤を，脳の―79 ―