大脳の各部位は、思考、感情、行動を統合的に制御しています。損傷が発生すると、様々な機能障害が現れ、日常生活に深刻な影響を与えます。
本記事では大脳の構成、機能、障害について解説します。
大脳の構成について
大脳は、人間の脳の中で最も発達した部分であり、思考、記憶、感情、言語など、高次な脳機能の中枢となっています。
大脳は大きく分けて以下の部分から構成されています。
- 大脳皮質
- 大脳髄質
- 大脳基底核
- 大脳辺縁系
それぞれ解説します。
大脳皮質（灰白質）
大脳皮質は、大脳の表層にある灰白質で、主に神経細胞の体で構成されています。新皮質は前頭葉、頭頂葉、側頭葉、後頭葉に分かれており、各部位が異なる機能を担っています。例えば、前頭葉は運動機能や意思決定、頭頂葉は感覚情報の処理、側頭葉は聴覚や記憶、後頭葉は視覚情報の処理に関与しています。古皮質は海馬、脳弓、歯状回などが含まれ、記憶や空間認識に重要です。旧皮質は嗅葉や梨状葉を含み、嗅覚情報の処理に関わっています。
大脳髄質（白質）
大脳髄質は大脳皮質の下に位置する白質で、主に神経線維の束から成り立っています。白質は大脳の各部分と他の脳の部分を結びつける役割を果たし、情報の伝達経路として重要です。これにより、大脳皮質の異なる領域間での情報交換がスムーズに行われます。神経線維は、軸索と呼ばれる神経細胞の突起で構成されており、髄鞘という脂肪質の層で覆われています。この髄鞘により、神経インパルスの伝達速度が高速化され、効率的な情報処理が可能となります。
大脳基底核
大脳基底核は、大脳の深部に位置する神経細胞の集まりで、主に運動の制御に関わっています。主要な構造には、尾状核、被殻、淡蒼球があります。これらの核は、運動の開始や停止、動作の調整など、複雑な運動機能の調整に重要な役割を果たします。また、大脳基底核は学習や習慣形成にも関与し、特定の行動パターンを繰り返すことによって運動スキルが向上するメカニズムを支えています。さらに、感情や動機付けにも関与し、行動の選択に影響を与えます。
大脳辺縁系
大脳辺縁系は、大脳の深部と側頭葉にまたがって存在する神経回路で、情動や記憶に関わっています。このシステムには、海馬、扁桃体、帯状回、杏仁核などが含まれます。海馬は、新しい記憶の形成において重要な役割を果たし、特にエピソード記憶の保持に関与しています。扁桃体は、感情の処理や恐怖反応の生成に関わっており、情動記憶の形成にも重要です。帯状回は、痛みの認知や感情の調整に関与し、杏仁核は恐怖や不安などの感情反応を制御します。
大脳の機能について
大脳は、私たちの高度な精神活動や身体の動きを司る重要な部分です。
以下に、大脳の主要な機能について詳しく解説します。
前頭葉の機能
前頭葉は、大脳の前部に位置し、思考と判断、運動制御、言語などの高度な認知機能を担当しています。計画、意思決定、問題解決などを行うための前頭前野と呼ばれる部分があり、これは私たちの行動を計画し、適切な判断を下すために不可欠です。また、一次運動野があり、ここで身体の随意運動を制御します。例えば、腕を動かしたり、足を動かしたりする命令はここから出されます。さらに、ブローカ野という特定の領域が発話を担当しており、言葉を発するための筋肉の動きを制御します。これにより、言語の産生が可能となります。
頭頂葉の機能
頭頂葉は、感覚情報の統合と空間認識を担当する部位です。体性感覚野があり、触覚、圧覚、温痛覚などの感覚情報を処理します。この領域は、皮膚や筋肉からの情報を受け取り、身体の各部分の感覚を統合します。また、頭頂連合野という部分があり、空間認識や物体の位置関係を理解する役割を果たします。これにより、私たちは周囲の環境を正確に把握し、適切な反応を取ることができます。例えば、物を手に取る動作や、空間内での位置を理解する際にこの機能が重要です。
側頭葉の機能
側頭葉は、聴覚、言語理解、記憶に関与する部位です。一次聴覚野があり、音の情報を処理します。これは、耳から受け取った音の情報を解析し、音の高低やリズム、言葉の意味を理解するために重要です。また、ウェルニッケ野という領域があり、言語の理解を担当します。これは、言葉を聞いてその意味を理解するための機能です。さらに、側頭葉は記憶の形成と保持にも関与しており、特に海馬という部分が新しい記憶の形成に重要な役割を果たします。
後頭葉の機能
後頭葉は、視覚情報の処理を担当する部位です。一次視覚野があり、ここで目から受け取った視覚情報を解析します。視覚野は、色や形、動きなどの視覚的要素を処理し、それを基に周囲の環境を認識します。例えば、物体の大きさや距離を判断したり、動いている物体を追跡したりする際に重要な役割を果たします。これにより、私たちは視覚を通じて環境を正確に把握し、適切な行動を取ることができます。
大脳髄質（白質）の機能
大脳髄質（白質）は、大脳の深部に位置し、主に神経線維（軸索）で構成され、情報を伝達する役割を果たします。連合線維は同じ半球内の異なる部位間で、交連線維は左右の半球間で、投射線維は大脳皮質と脳の他の部分（例：脊髄、視床）との間で情報を伝達します。これにより、大脳の各部分間や大脳と他の脳部分との効率的な情報交換が可能となり、複雑な情報処理が行われます。
大脳基底核の機能
大脳基底核は、大脳の深部に位置する灰白質の塊で、運動の調節、認知機能、情動の制御に関与します。具体的には、運動の開始と停止、滑らかな動作の実現、学習や記憶、意思決定、感情や動機づけの制御などに重要な役割を果たします。これにより、複雑な運動機能の調整だけでなく、行動や感情の選択にも影響を与えます。
大脳辺縁系の機能
大脳辺縁系は、情動と記憶に関与する構造であり、海馬や扁桃体などを含みます。海馬は、長期記憶の形成に重要な役割を果たし、経験や知識を蓄え、必要に応じて呼び出す機能を持っています。一方、扁桃体は、情動の表出や記憶の強化に関与し、特に恐怖や不安、喜びなどの感情を体験し、表現するために重要です。また、帯状回は情動の制御と注意の集中を助ける役割を果たし、自律神経活動を調整します。これにより、私たちは感情を適切にコントロールし、ストレスに対処することができます。
大脳の機能障害
大脳の各部位が損傷を受けると、それぞれ特有の機能障害が現れます。
以下に、主要な部位別の機能障害を説明します。
前頭葉の機能障害
前頭葉の損傷は、運動の開始や遂行が困難になるほか、抑制障害や人格変化を引き起こすことがあります。前頭葉は思考、判断、計画、感情のコントロールなどの高次な脳機能の中枢であり、損傷により衝動的な行動、計画性の欠如、判断ミスが増えることがあります。また、易怒性、抑うつ、無関心などの感情のコントロールが困難になる場合があります。さらに、子供っぽくなる、社会性や協調性の低下、ブローカ野の障害による発語困難、運動の開始や停止の困難などの症状も見られます。
頭頂葉の機能障害
頭頂葉の損傷により、触覚や空間認知、視覚認知が困難になります。具体的には、失認症や失行症が現れることがあり、感覚情報の統合や意味づけができなくなります。頭頂葉は体性感覚（触覚、痛覚など）、空間認知、注意などを司る領域であり、損傷により触覚、痛覚、温度感覚の異常が生じます。また、左右の識別困難や距離感の喪失、特定の対象に注意を集中できない注意障害が発生することがあります。失行では、服を着る、鍵を開けるなどの複雑な動作が困難になることがあります。
側頭葉の機能障害
側頭葉の損傷により、記憶障害や聴覚障害が発生します。特に新しい情報を覚えることが難しくなり、流暢性失語などの言語障害も見られます。側頭葉は聴覚、言語理解、記憶に関わっており、損傷により音声の理解困難やウェルニッケ野の障害による言語理解困難が生じます。また、特に新しい記憶を形成することが困難になり、感情障害として抑うつ、不安、攻撃性が現れることがあります。これにより、日常生活におけるコミュニケーションや記憶の保持に深刻な影響を与えます。
後頭葉の機能障害
後頭葉の損傷により、視覚障害が発生します。具体的には、視覚失認、色彩失認、運動性失認などがあり、物体の認識や視覚情報の処理が困難になります。後頭葉は視覚の中枢であり、損傷により視力低下、視野狭窄、色覚異常が生じます。視覚失認では、物体を認識できない、文字が読めないなどの症状が現れます。これにより、視覚情報に基づく行動や判断が著しく制限され、日常生活における視覚依存の活動が困難になることがあります。
大脳髄質の機能障害
大脳髄質の損傷により、感覚情報や運動情報の伝達が阻害され、麻痺や運動障害が発生します。大脳髄質は神経線維が集まっており、大脳の各部位間で情報を伝達する役割を担っています。損傷の部位や程度によって具体的な症状は異なりますが、一般的には情報伝達の障害が起こり、運動機能や感覚機能に深刻な影響を与える可能性があります。これにより、体の一部が動かせなくなったり、感覚が鈍くなったりすることがあります。
大脳基底核の機能障害
大脳基底核の損傷により、運動の調節が困難になり、パーキンソン病やハンチントン病などの運動障害が発生します。また、認知機能や情動にも影響を与えることがあります。大脳基底核は運動の制御に関わっており、損傷により動作緩慢、震え、筋肉の固縮などの症状が現れることがあります。さらに、不随意な運動や認知機能の低下が見られることがあり、これにより患者の日常生活に大きな影響を与えることがあります。認知機能や情動の制御にも関与しているため、感情や行動の変化も見られることがあります。
大脳辺縁系の機能障害
大脳辺縁系の損傷により、記憶障害や情動障害が発生します。具体的には、海馬の損傷による記憶障害や、扁桃体の損傷による情動のコントロールが困難になることがあります。大脳辺縁系は感情、記憶、動機づけに関わっており、損傷により抑うつ、不安、攻撃性などの感情障害が見られることがあります。また、特に感情的な記憶の形成や保持に障害が生じることがあります。これにより、感情の調整や動機づけの低下が見られ、日常生活における精神的な健康に深刻な影響を与えることがあります。