神経心理学は、脳がどのように行動を司るかを研究する学問であり、神経学と心理学を結びつけるものです。古代エジプトの頭部外傷の記録から、現代の脳波検査（EEG）、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）、アイトラッキングに至るまで、脳の各領域が記憶、認知、行動をどのように形成しているかを解明しています。H.M.のような画期的な症例は、記憶における海馬の役割を明らかにし、現代の研究では、自閉症や統合失調症などの疾患における非典型的な脳活動を解明しています。
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神経心理学とは、正確にはどのようなものなのでしょうか。約3500年前、あるエジプトの医師が葦のペンでパピルスに病気の一覧を書き記し、それぞれについて診断を下しました。 治療法としては、治療可能なもの、対処可能なもの、そしておそらく不治のものに分類されていました。48例のうち14例は頭部外傷であり、これは脳損傷に関する最古の記録例です[1]。ある意味では、これが神経心理学の始まりでした。
神経心理学とは、脳が行動にどのような影響を与えるかを研究する学問である。これは神経学と心理学の境界線を画し、両者のプロセスがどのように相互作用するかを解明する。古代エジプトの医師が、頭部の傷については患者が下を向く能力を検査することで診断すべきだと述べたとき、彼らは脳の働きと身体の動きとの間に直接的な関連性を指摘していたのである。このアプローチは、本質的に現代の神経心理学の根底にあるものである。
今日、私たちは葦のペンやパピルスの時代を過ぎ去りましたが、脳が私たちの行動にどのような影響を与えるかについては、今もなお考察を続けています。また、こうした研究を行うためのより優れた手段も手に入れました。現代の画像診断技術により、かつては指で傷口を触って状態を確認していたのが、今では患者に一切触れることなく、脳内の血液の脈動や電気的活動を記録できるようになりました。こうした非侵襲的な手法によって、脳と行動に関する理解はかつてないほど深まっています。
以下では、神経心理学という分野を定義し、その近年の起源について解説した上で、現代の神経心理学について論じる。
神経心理学とは何ですか？
神経心理学は、脳の活動が身体の認知的・行動的な反応を決定するというアプローチをとる。この分野は、1963年に学術誌『Neuropsychologia』が創刊されたことを機に、正式に始動した[2]。神経心理学のアプローチ、ひいてはその言葉自体も、それ以前の時代に起源を持つものの、同誌の発行によって、この分野はついに科学的な研究領域として確固たる地位を築くこととなった。
これまで、脳のどの部分がどのような役割を果たしているかを解明するために、外傷性脳損傷の事例が用いられてきました。例えば、海馬に損傷を受けた患者を検査し、その患者の記憶の符号化能力も損なわれていることが判明すれば、海馬と記憶の符号化との間に因果関係を見出すことが可能になります。
EEGやfMRIといった脳画像診断法の普及に伴い、脳の働きやそれらが行動とどのように関連しているかを研究することが可能になりました。これらの手法を用いれば、厳密かつ管理された条件下で脳の働きを調べることができるため、病変研究の必要性は大幅に減りました。以下では、こうした画期的な進展についてさらに詳しく解説します。
こうした脳の病変や脳画像研究の結果、今日では、脳の特定の領域が特定の機能に関与していることがわかっています。しかし、これはあくまで大まかな定義に過ぎません。脳の活性化が、単一の特定の行動のみに関連することはめったにないからです。とはいえ、脳の領域と特定の行動との関連性には十分な共通点があるため、特定の神経領域を特定し、それが通常どのようなプロセスに関与しているかを確実に指摘することは可能です。
神経心理学研究
神経心理学における最も重要な研究の一つは、ある事故をきっかけとして生まれた。ヘンリー・モレイソンは幼い頃から（おそらく自転車からの転倒が原因で）重度のてんかんを患っており、その症状は年を重ねるにつれて悪化していった。27歳になると、発作の頻度と重症度が極めて高くなり、仕事を続けることが不可能になった。
最後の手段として、脳外科手術が計画された。 その前提は（脳外科手術というものを考慮すれば）比較的単純なものであった――発作を引き起こしている脳の領域を取り除くというものだ。当時知られていなかったこと（しかしすぐに判明した）は、その領域の一つである海馬が、記憶の形成に不可欠であるということだった。モレーゾンは手術から目覚めたが、実質的に二度と新しい記憶を形成することができなくなった[5]。
脳機能に及ぼした劇的な影響により、この症例（患者のイニシャルからH.M.として知られる）は、神経心理学研究において最も影響力のある事例の一つとなった。 ブレンダ・ミルナーらによる研究は、海馬の機能と記憶形成との関連性について、極めて重要な側面を解明するのに貢献した。現在では、記憶と海馬の関係が1対1ではないことが分かっている[6]が、これらの初期の発見は、脳がどのように忘れて、どのように記憶するのかを理解する上で極めて重要な役割を果たした。
神経心理学、ひいては神経科学全般において最も多く引用されている論文の一つ[3]は、脳波（EEG）によって記録された脳活動と記憶の形成との関連性に関するものである[4]。アルファ波およびシータ波の振動と認知・記憶との関係について論じたヴォルフガング・クリメシュの総説（引用数5314件）は、神経心理学におけるいくつかの重要な研究成果を統合したものである。
クリメシュは、新しい情報が記憶に定着する際や、意味的な長期記憶が想起される際に、脳活動のパターンが確実に変化すると提唱している（この記事の詳細については、こちらのブログ記事で読むことができる）。この論文は、脳と機能を関連付けるという神経心理学的アプローチの好例となっている。
1983年には、同じく脳波（EEG）を用いた、従来とは一風変わった神経心理学的研究が行われ、劇的な発見がなされた。ベンジャミン・リベットは、タイマーとブザーのみを用いて脳波活動を記録し、その記録は意識という概念そのものを覆すようなものであった。
リベットは、参加者に指を叩く衝動が湧いた瞬間を記録しながら指を叩くよう指示することで、行動への意識的な選択に先立って脳の活動が高まっていることを示すような脳波を検出した。つまり、参加者が動く前に、脳が先に動くことを決めていたのだ。自由意志という概念は、その根拠が揺らいでいるように見えた。
この研究が真に疑問視されるようになるまでには30年を要した。アーロン・シュルガーが、行動を自覚する前に生じる信号は、たとえ手元に課題がない場合でも自発的に発生することを発見したのである。しかし、その信号は、行動が意識的に行われた場合には異なるパターンを示した。これは、信号が実際に動作として実行されるためには、意識の閾値を超える必要があることを示唆していた。 自由意志は救われたように見えるが、それはそれがランダムに生成される神経活動によって制御されているという前提に立っているに過ぎず、当初考えられていたほど心強いものではないかもしれない。議論は続いている。
脳波（EEG）を超えて
神経心理学では従来、直接的な脳画像診断法が用いられてきたが、近年のアプローチでは他の手法も活用されている。研究者たちは、アイトラッカーなどのツールを用いて、行動プロセスを定量的に調査している。
例えば、アイトラッキングを用いて統合失調症患者の眼球運動を測定した初期の研究では、滑らかな追跡運動の過程に機能障害が見られることが示唆された[7]。その後の研究ではこの点がさらに詳細に検討され、こうした知見の背景には、統合失調症そのものではなく、一般的な前頭葉の機能障害がある可能性が高いことが明らかになった[8, 9]。
アイトラッキングを用いて脳と行動の関係を解明する代表的な例として、自閉症に関する研究が挙げられる。集団レベルでは、自閉症の人は映画に登場する人物の目の領域への注視時間が短いことが示されている[10]。 また、提示された社会的場面に対する全体的な注視時間が短い生後6か月の乳児は、後年に自閉症を発症する可能性が高いことが、別の研究で示されている[11]。これらの結果は、アイトラッカーを用いて測定されるような行動的アウトカムが、非定型的な脳のプロセスを理解する手がかりとなり得ることを示唆している。
他の生体センサーによる研究結果からも、脳の活動が身体的な反応とどのように関連しているかが示されている。例えば、左半球ではなく右半球に損傷が生じると、皮膚電気活動が低下または消失する傾向があることが分かっている[12]。これは、右半球と交感神経系（その活動は皮膚電気活動に反映される）との間に関連性があることを示している。
さらなる研究により、腹内側前頭野と呼ばれる脳の領域が、生理的刺激ではなく心理的刺激に対する皮膚電気反応を調節する上で特に重要な役割を果たしている可能性があることが示されている[13]。これは、神経心理学における「心」「身体」「脳」というすべての要素が相互に関連していることを示している。
結論
神経心理学という分野は、まだ比較的新しい分野ではあるものの、人間の行動――なぜ人間はそのような行動をとるのか――を理解する上で中心的な役割を果たしてきました。行動を通じて脳への理解を深めることで、私たちという存在を形作る複雑な神経学的プロセスを明確にし、その理解を基盤として発展させていくための枠組みが構築されてきたのです。
この理解を形成する上で、病変研究の粗雑で予測不可能な性質から、脳画像診断、さらにはそれ以上の手法に至るまで、さまざまな方法が中心的な役割を果たしてきた。それぞれの手法が、脳の理解の仕方をめぐる考え方を発展させてきたのである。
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参考文献
[1] Sanchez, G.M., Burridge, A.L. (2007). 『エドウィン・スミス・パピルスにおける頭部外傷管理の意思決定』. Neurosurg Focus 23(1):E5
[2] Berlucchi, G. (2010). 「神経心理学：理論的基礎」『神経科学百科事典』1001–1006. 10.1016/B978-008045046-9.00996-7
[3] Yeung, A., Goto, T. K., & Leung, W. K. (2017). 神経科学の最前線：被引用数上位100論文の書誌計量学的分析. Frontiers in human neuroscience, 11, 363. doi:10.3389/fnhum.2017.00363
[4] Klimesch W. EEGのアルファ波およびシータ波は認知機能と記憶能力を反映する：総説と分析. Brain Research. Brain Research Reviews. 1999;29:169–195. doi: 10.1016/S0165-0173(98)00056-3.
[5] .
[6] Diana, R.A., Yonelinas, A.P., Ranganath, C. (2007). 内側側頭葉における想起と親近感のイメージング：3成分モデル. Trends in Cognitive Sciences. ;11:379–386. doi: 10.1016/j.tics.2007.08.001.
[7] Holzman, P. S. (1975). 統合失調症における滑らかな追従眼球運動：最近の知見. D. X. Freedman（編）『主要精神病の生物学』（pp. 217-231）所収. ニューヨーク：レイヴン・プレス.
[8] 慢性統合失調症における滑らかな追跡眼球運動のパフォーマンスと臨床的・神経心理学的・脳構造的相関
[9] Holzman, P.S. Levy, D.L., Proctor, L.R. (1976). 滑らかな追従眼球運動、注意、および統合失調症. Archives of General Psychiatry, 45:641-647.
[10] Klin, A., Jones, W., Schultz, R., Volkmar, F., and Cohen, D. (2002). 自閉症患者における社会的適応能力の予測因子としての、自然な社会的状況の観察時の視線固定パターン. Arch Gen Psychiatry, 9月;59(9):809-16.
[11] Shic, F., Macari, S., and Chawarska, K. (2014). 自閉症スペクトラム障害を発症する生後6ヶ月児における、発話が顔の走査に及ぼす影響. Biol Psychiatry, 2月1日; 75(3): 10.1016.
[12] Tranel, D. and Hyman, T. (1990). 両側扁桃体損傷の神経心理学的相関. Archives of Neurology, 47, 349–55.
[13] Lane, R. D., & Nadel, L. (編). (2000). 『感情の認知神経科学』. ニューヨーク：オックスフォード大学出版局.