教育講演：機能的 M RI からみた精神疾患の病態研究

第609回日本精神神経学会総会

教 ⃞育 ⃞講 ⃞演⃞

機能的 M RI からみた精神疾患の病態研究
和 田有 司 ，小 坂浩 隆 ，石 飛信 ，村 田哲 人 ，大 森晶 夫

1）福井大学医学部病態制御医学講座精神医学領域，2）福井県立大学看護福祉学部社会福祉学科

は じ め にdependent（BOLD）効果による方法が用いられ

近年，画像技術の進歩により脳活動の可視化がている．脳に刺激を与えると，その刺激に対してすすみ，精神活動を担う脳内機構が次第に明らか反応する部位が活動し酸素消費量が増加する．すにされている．今回の教育講演では，脳機能イメ

なわち，その局所ではヘモグロビンが反磁性体でージング研究のうち，機能的 M RI（functionalある酸化型から常磁性体の還元型に変化することMRI，以下 fMRI）をとりあげたが，fMRI は，になる．常磁性体の存在は T2 ＊緩和時間の短縮

動きのアーチファクトを受けやすいなどの欠点がにより MR 信号強度を低下させる．しかし，実あるものの，空間および時間分解能に優れ，放射際の賦活部位においては，血流増加が 30〜50％

線被曝がない点で非侵襲的であり，脳深部構造のであるのに対して酸素消費の増加は数％程度とい測定も可能である．さらに臨床 M R 装置で容易われており，還元型ヘモグロビンよりも酸化型ヘに反復して脳機能を画像化できるなどの利点から，モグロビンの方が相対的に多くなるために賦活部

1990年代後半より急速に発展し，ヒトの脳機能位の信号強 度 は 高 く 描 出 さ れ る こ と に な る．の理解に大きく寄与している．本稿では，fM RI

fM RI の特徴としては，ミリメートル単位の空間の基礎知識を概説し，次に，精神疾患を対象とし分解能と秒単位の時間分解能，さらに非侵襲性にた fMRI の臨床応用について述べる．このうち，

おいて PET より優れていること，また広く普及

我々の教室でこれまでに行なった研究，特に統合している 1.5テスラの臨床 MR 装置でも脳機能失調症および広汎性発達障害を対象とした表情認を容易に画像化できることがあげられる．ただし，知課題中の fMRI 研究を主に紹介する．最後に，前述のように被験者の動きや拍動などによるアー

近年の fMRI 研究の動向として，治療効果に関チファクトが混入しやすく，また頭蓋底のあたりする研究，発症初期の機能異常を探る研究などには骨や空気の磁化率の相違により画像が歪むなども言及し，あわせて今後の課題と可能性についての欠点がある．

も指摘したい．

3テスラの高磁場 M R 装置は，2003年に日本でも認可され臨床応用が可能となった．S N 比
fMRI の基礎は 1.5テスラの約 2倍であり撮像時間短縮や空間fM RI は，PET と同じく脳の賦活に伴う局所分解能のさらなる向上が可能で，また磁化率効果脳血流の増加を測定するものであるが，現在は主も増強するため BOLD 効果も顕著となる．磁化に Ogawaらが報告した blood oxygenation level‑率アーチファクトは強調されるため特に頭蓋底部教育講演

機能的 MRI からみた精神疾患の病態研究

座長：岸本 年史（奈良県立医科大学精神医学講座）

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610の画像の歪みは著明である．3種類の課題遂行中桃体活性が有意に高く，実際の信号変化をみると，の賦活を 3テスラと 1.5テスラの MR 装置で比陽性・陰性課題の両方で，両側の扁桃体ともに患した研究では，線条体や前頭，頭頂連合野の賦者群は対照者群より活性が高い傾向がみられた．

活は 3テスラ装置で 1.5テスラより増加し，また扁桃体は感情を含めた多くの情報が入力される部

前頭葉や舌状回の腹側部は 1.5テスラで賦活がみ位であることから，この統合失調症における扁桃られないのに対して 3テスラでは有意に賦活して体の過剰賦活は，感情を含んだ感覚入力の氾濫をいた．一方，扁桃体の賦活には差がなく，3テス示唆する所見と考えられる．このような扁桃体機ラ装置の主に皮質領域での有用性が指摘されてい能異常による情報入力の処理障害が，統合失調症

る ．

患者でみられる不適切な感情表出あるいは他者の感情認知の歪みといった臨床症状の基盤にあるこ
表情認知に関する研究とが推定される．これに対して，類似の感情価判

統合失調症の fM RI 研究は 1994年頃から報告

別課題を用いた Gur らの研究 では，扁桃体・され始め，年々その数は増加している．初期には海馬の賦活が健常者群より有意に減弱しているこ

主に運動野や感覚野を賦活する比 的単純な課題とが示されている．このように一定の見解が得らを用いた研究が多かったが，最近では表情や感情れていないが，表情認知課題およびコントロールの認知，言語処理，ワーキングメモリーを含めた課題の内容の相違や対象患者の背景，とくに罹病記憶など，より高次で多くの脳領域が関与した認期間，精神症状，薬物服用の有無および服用期間

知処理の際の機能異常が報告されるようになってなどの要因が賦活パターンの相違に反映している

きている．ここでは，表情認知に関する研究をと可能性がある．

りあげるが，その他の領域の初期の fMRI 研究については文献を参考にされたい．

扁 桃 体 の 賦 活 は，顔 刺 激 に 対 し て 慣 れ（habituation）を生じやすいことが報告されてい扁桃体病変により顔の表情認知が障害され，健る．その後の健常者を対象に行なった我々の研常者での脳機能画像研究では表情認知の際に扁桃

究 では，見知らぬモデル 20人の 3種類の感情体が賦活化されることが報告されている．また統価（陽性，陰性，中立）を表出した顔刺激を繰り合失調症では表情認知の障害があり，社会生活へ返し提示し，未知の顔の反復提示に対して賦活がの不適応を引き起こすことが指摘されていること減少する脳部位と，逆に増加する部位について 3から，Kosaka ら は，顔の感情価弁別課題の際テスラ MR 装置を用いて探索した．その結果，の扁桃体活性を 1.5テスラ fMRI で測定した．

セッションを重ねるにつれて両側扁桃体と左内側対象は，平均 3.8年と比的罹病期間の短い 12

紡錘状回の賦活が有意に減少していくのに対し，人の右利き患者（平均年齢 26.0歳）と，年齢・両側の後部帯状回では賦活がむしろ有意に増加す性をマッチさせた 12人の右利き健常対照者であることが示された．このことから，見知らぬ顔をる．被験者には，スクリーンに 3秒毎に映し出さ繰り返し見る際に，扁桃体は habituation を生じれる，見知らぬ人物の 2つの表情（一方は陽性まる一方，後部帯状回は親しみ（familiarity）を獲たは陰性の感情を表出した顔，他方は感情を表出得していくというように，相補的に機能しているしていない中立の顔）のうち，どちらが感情を表

こ と が 示 唆 さ れ た．統 合 失 調 症 を 対 象 と し た出しているかを判断させた（感情価弁別課題）．

Holt らの研究 では，恐怖の表情の反復呈示にその結果，課題の達成率については，両群ともに対する海馬での habituation が患者群で生じにく90％以上の高い課題正解率を示し，群間差はないことが示されている．

かった．一方，両群間の直接比 では，陽性感情

近年，自閉症での対人関係の障害を「共感性の価判断課題において患者群が対照群に比べて右扁障害」という観点から捉え，共感性のパラダイム

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としての「心の理論」の獲得障害および「ミラーにおいてはワーキングメモリーに関与する領域のニューロンシステム」の機能不全という視点から賦活が増加すること ，motor skill training にの 研 究 が な さ れ て い る ．広 汎 性 発 達 障 害より左側 premotor area の賦活が増加すること（PDD）では，「視線があいにくい」などの症状が示されている．

をもつことから，我々は，表情を判断する際に，次に，遺伝子多型に関する研究として，ドパミ注視する顔領域の相違によって PDD では賦活さンの調節と代謝に関わる COMT（catechol‑O‑れる脳部位にどのような特徴を示すかを検討した．

methyl trasferase）の genotype（Val3テスラ MR 装置を用いて，以下の 3条件，すなに関する研究がある ．このうちオランザピン 8

わち①顔全体を呈示した full face 条件，②目を週間投与の治療効果をみた研究 では，M et al-中心とした upper face 条件，③口を中心としたlele を有する統合失調症患者群では陰性症状が改

lower face 条件下で，表情の感情価（陽性か陰善され，N‑back task におけるワーキングメモ性か）を判断する課題を施行した．対象は，平均リの成績も上昇したが，Val allele を有する統合年齢 23.5歳で，全 IQ の平均 113の成人の PDD

失調症患者群の改善は乏しかった．また，課題中群 9例と年齢・IQ をマッチした定型発達者 24例の fM RI では，背外側前頭前野の非効率的な異で あ る．そ の 結 果，コ ン ト ロ ー ル 群 で は full

常賦活が M et allele 群では改善された一方で，face 条件で扁桃体が強く賦活したのに対して，

Val allele 群の異常賦活は持続したままであった．

PDD 群では lower face 条件において扁桃体の賦これらより，COMT の genotype に基づく前頭活が強く，両群では異なるストラテジーで表情の前野のドパミン代謝の差異が，オランザピンの治感情価を判断している可能性が示唆された ．

療反応性に影響している可能性が示唆されている．

Met）

発症リスクに関わる研究としては，Moreyら
その他の研究は視覚オッドボール課題を用いて，早期統合失調表情認知以外の研究を概観する．まず，薬物療症群，慢性統合失調症群に加えて，健常者群，超法に関する初期の研究では，定型精神病薬からリ高リスク群（期間や症状から統合失調症の前駆期スペリドン（平均 4.6mg day）へ変薬することの状態あるいは遺伝負因を有する）の 4群間で比で，言語性ワーキングメモリー課題の施行による検討した ．その結果，健常者群では，前頭前前頭葉での活性が増強することが示されている．

野，前帯状回，基底核などで賦活を認めたが，早さらに指タッピング課題を用いた検討から，オラ期と慢性統合失調症患者群では賦活が優位に低下

ンザピン治療によって小脳と視床・前頭前野とのしており，超高リスク群の賦活はその中間の異常脳機能結合が強化することも示唆されている ．

を示したことから，前頭前野の機能不全は発症前その後の報告として，クエチアピン治療により陰から存在し，この異常が発症マーカーとなる可能性症状が回復した前後で，悲哀の映像を呈示する性を示した．

課題の研究では，治療後は治療前と比 して有意以上のように，薬物療法を含む治療戦略を考えに感情認知に関与する前頭前野の賦活の増加を認る上でも fMRI 研究は有用である．また，fMRIめた ．一次的な陰性症状を選択的に改善させるで同定される前頭葉活動が統合失調症の中間表現とされる NM DA 受容体の部分アゴニストである型として考えることができるであろうし，さらにD‑cycloserine 追加投与群とプラセボ群に分けては発症予防および早期の治療介入にも有力な情報

言語流暢性課題で比をもたらす可能性が期待できる．

検討した研究では，D ‑cycloserine 追加投与群が有意に陰性症状の改善とともに側頭葉の賦活も改善した ．さらに，

お わ り にcognitive remediation therapyの奏功した患者

今回は触れなかったが，幻聴のメカニズムに関Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

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しても多くの fMRI 研究がなされているものの，

7）Kosaka, H., Omori, M ., Iidaka, T., et al.:

その病態は依然不明な点が多く，また幻聴以外のNeural substrates participating in acquisition of facial

個々の精神症状を標的とした研究は少なく，今後の展開が必要である．脳波と fM RI の組み合わ

familiarity: an fM RI study. Neuroimage, 20; 1734‑
1742, 20038）Kodama, S., Fukuzako, H., Fukuzako, T., et

せによって，優れた時間解像能と空間解像能で脳al.: Aberrant brain activation following motor skill

内事象の電気活動と血液動態とを同時に測定する

learning in schizophrenic patients as shown by function-ことが技術的にも可能となってきている．このよal magnetic resonance imaging.Psychol Med,31; 1079 ‑うに，相互の不十分な点を補完することで，てん1088, 20019）Krasnow, B., Tamm, L., Greicius, M .D., et al.:

かんの発作焦点の同定，てんかん外科領域への応Comparison of fM RI activation at 3 and 1.5 T during

用，あるいは睡眠中の情報処理過程の研究が可能

perceptual, cognitive, and aﬀective processing. Neuro-になっており，今後これらの分野への展開がさらimage, 18; 813‑826, 2003に拡大していくことが期待される．これまで述べてきたように，fMRI は非侵襲的かつ比的容易に認知操作中の脳機能マップが得られるため，統10）M orey, R.A., Inan, S., M itchell, T.V., et al.:Imaging frontostriatal function in ultra‑high‑risk, early, and chronic schizophrenia during executive processing. Arch Gen Psychiatry, 62; 254‑262, 2005

合失調症をはじめとする神経精神疾患の病態解明

11）Phillips,M .L.,Williams,L.,Senior,C.,et al.: Aに加えて，疾患の早期診断，重症度評価，さらにdiﬀerential neural response to threatening and non‑は治療反応性の評価および予測などへの臨床応用

threatening negative facial expressions in paranoid andnon‑paranoid schizophrenics. Psychiatry Res, 92; 11‑が大いに期待される．

31, 1999
12）Stephan, K.E., Magnotta, V.A., White, T., et文

献al.: Eﬀects of olanzapine on cerebellar functional con-1）Bertolino, A., Caforio, G., Blasi, G., et al.:Interaction of COM T Val

M et genotype and olan-nectivity in schizophrenia measured by fMRI during asimple motor task. Psychol M ed, 31; 1065‑1078, 2001

zapine treatment on prefrontal cortical function in13）Stip, E., Fahim, C., M ancini‑M arie, A., et al.:patients with schizophrenia. Am J Psychiatry, 161;

Restoration of frontal activation during a treatment

1798‑1805, 2004

with quetiapine: an fM RI study of blunted aﬀect in2）Gur, R.E., McGrath, C., Chan, R.M., et al.: An

schizophrenia. Restoration of frontal activation during

fMRI study of facial emotion processing in patientsa treatment with quetiapine: an fM RI study of bluntedwith schizophrenia. Am J Psychiatry, 159 ; 1992‑1999,

aﬀect in schizophrenia. Prog Neuropsychopharmacol

2002

Biol Psychiatry, 29 ; 21‑26, 2005
3）Holt, D.J., Weiss, A.P., Rauch, S.L., et al.:Sustained activation of the hippocampus in response to
fearful faces in schizophrenia. Biol Psychiatry, 57;
1011‑1019, 2005

14）杉原玄一 : fM RI でみる自閉症の共感性障害．臨床精神医学，37; 797‑803, 200815）和田有司 : 統合失調症の脳機能評価 : fM RI による研究．精神経誌，106; 671‑677, 2004

4）Ishitobi, M ., Kosaka, H., Omori, M., et al.:16）Wykes, T., Brammer, M ., Mellers, J., et al.:Diﬀerential amygdale response to lower face in patientsEﬀects on the brain of a psychological treatment :with pervasive developmental disorder: an fM RI study.

cognitive remediation therapy: functional magnetic

Clin Neurophysiol, 120（Suppl 1）; S86, 2009

resonance imaging in schizophrenia. Br J Psychiatry,5）切原賢治，菅心，栃木衛ほか : 統合失調症における精神生理学的および神経画像にもとづいたエンドフェノタイプ．分子精神医学，5; 113‑125, 2005

181; 144‑152, 200217）Yurgelun‑Todd,D.A.,Coyle,J.T.,Gruber,S.A.,
et al.: Functional magnetic resonance imaging studies6）Kosaka, H., Omori, M ., Murata, T., et al.:of schizophrenic patients during word production :Diﬀerential amygdala response during facial recogni-

eﬀects of D‑cycloserine. Psychiatry Res, 138; 23‑31,

tion in patients with schizophrenia : an fMRI study.

2005

Schizophr Res, 57; 87‑95, 2002