内側側頭葉の構造による機能の違い?

  1. Alison R. Preston and
  2. John D.E. Gabrieli1
  1. Department of Psychology, Stanford University, Stanford, California 94305, USA

Since the landmark research of the globally amnesic patient H.M.の画期的な研究(Scoville and Milner, 1957)以来、長期記憶における内側側頭葉(MTL)の本質的な役割は十分に確立されている。 MTLの完全性に依存する宣言的記憶過程(出来事や事実に関する明示的記憶)と、他の皮質、皮質下、小脳構造に依存する非宣言的記憶過程との分離にかなりの成功が見られた(Gabrieli 1998)。 また、宣言的記憶に対する前頭葉とMTLの寄与を区別することも進められている。 しかし、宣言的記憶に対するMTL内の構造の正確な寄与を決定することは、困難であることが判明している。 MTLは、海馬体(歯状回、CA野、小柱)、扁桃体、内嗅皮質、海馬周辺皮質、海馬傍皮質などの複数の構造から構成されている。 記憶の情動的調節における扁桃体の中心的役割は明らかであるが(Phelps and Anderson 1997)、宣言的記憶に対する特定のMTL構造の差異的寄与をどのように特徴づけるかについてはほとんどコンセンサスが得られていない。 しかし、これらの構造のそれぞれの機能を分離することは、宣言的記憶の処理と、損傷や病気によってその処理がどのように阻害されるかを理解する上で中心的な役割を担っている。

異なるMTL構造は、宣言的記憶の基礎となる異なる構成プロセスを媒介する必要があるが、未解決の問題は、それらの異なるプロセスが何であるかということである。 海馬は複数の刺激間の関係処理を必要とする宣言的記憶課題に必要であり、周囲の皮質は刺激の親和性(またはその逆の新規性)に依存する課題のパフォーマンスを媒介するというのが、MTL内の機能差に関する新たな考え方の一つである。 この仮説は、この領域の階層的な結合状態(図1A)と矛盾しない。 一様性および多様性の連合皮質からの情報は、海馬周辺皮質および海馬傍皮質を通ってMTLに入り、これらの皮質は内嗅皮質に投射し、内嗅皮質は海馬形成に主要な入力を提供する。 このように、海馬周辺皮質と海馬傍皮質の表象能力は、入力される感覚情報と密接な関係があることが示唆される。 これらの皮質は、項目の感覚的側面に関連した親しみに基づく記憶プロセスを媒介する可能性がある。 一方、海馬は、皮質の複数の情報源を統合あるいは結合した、より抽象的な表現を生成する可能性があり、これは関係性記憶プロセスの重要な側面である。

拡大表示:

  • このウィンドウで
  • 新しいウィンドウで
  • パワーポイントスライドとしてダウンロード
図1.1293パワーポイントスライドとしてダウンロード。

(A) 内側側頭葉内の投射の模式図。 (B)構造内と構造間の相互接続を含む内側側頭葉の接続性のより詳細な図。 Lavenex and Amaral (2000)から引用した。

この見解によれば、記憶課題が関係過程と親しみ過程をどの程度必要とするかによって、海馬と非海馬のMTL構造への相対的な依存度が決定されるであろう。 海馬の損傷は、ペア連想学習などの関係処理に大きく依存する課題において、大きな障害となるであろう。 一方、項目認知のテストのように、刺激の慣れによって実行できるタスクは、海馬の機能がない場合でも、周囲のMTL皮質の機能によって支えられる可能性がある。 この仮説は、動物における病変と電気生理学的研究(レビューとして、Brown and Aggleton 2001; Eichenbaum 2001参照)、ヒトにおける神経心理学的研究(Vargha-Khademら 1997)、神経画像研究(Eldridgeら 2000;Yonelinas ら 2001)から得られた証拠など、いくつかの収束した知見が支持している。

この考えに対する挑発的な挑戦は、海馬形成に限定されると考えられている両側のMTL病変を持つ健忘症患者を調べたStarkらの研究(2002)で提示されている。 この研究により、宣言的記憶におけるMTLの機能を明らかにするための重要な貢献がなされた。 海馬に局所的な損傷を受けた患者を対象とすることで、この構造への損傷が、関係性処理と親近性処理をそれぞれ必要とする記憶課題にどのような影響を及ぼすかを検証することができる。 本研究では、海馬損傷患者は、単項目認識課題と連想認識課題の両方を行った。 単項目認識では、患者は単一の顔または家の写真を学習し、遅延の後、はい/いいえ認識の記憶判定を行った。 連想課題では、顔や家の写真を学習し、遅延後に2つのアイテムを提示した。 この連想課題では、一緒に学習したもの(そのままのペア)と一緒に学習していないもの(組み替えたペア)を識別する必要があった。

これらの課題は、テスト項目の相対的な親密さの処理と比較して、テスト項目間の関係の処理に異なる焦点を当てている。 単一項目の認識は、以前研究した項目は新しい項目よりも馴染みがあるので、被験者はより馴染みのある項目を研究済みであると承認することができる(Yonelinas 2001)。 また、新奇な顔や家屋を用いることで、親近感がより強調され、親近感は研究段階でのみ得られたものであり、フォイルは全く見慣れないものである。 これに対して、本研究の連想記憶テストでは、テスト時に既習事項のみを提示することで、慣れ親しんだ過程の寄与を排除しようとするものである。 そのため、無傷の組と組み替えた組の差は、すべての項目が学習済みであるため、項目の相対的な馴染みによるものではなく、それらの項目間の学習段階での任意の関連性によるものであると考えられる。 このように、これら2つの認識テストは、それぞれ海馬周辺皮質と海馬形成の寄与に依存すると仮定される親しみと関係性のプロセスを分離するためのものである。

この仮説に基づけば、海馬局所損傷患者は、連合認識では選択的または不均衡に障害されるが、単一項目認識では無傷または障害度の低い成績を示すだろうと予測される。 しかし、海馬に選択的な障害を持つ患者は、単項目認識課題と連合的認識課題において等しく障害された。 しかし、海馬選択性障害者は、単項目認識課題でも連想認識課題でも同じような障害を示した。 異なる成績レベルで精度が比例したままであったことは、難易度の異なる2つの課題の成績を比較する際に内在する測定上の問題を解決するのに役立つ(被験者は連想認識テストよりも単項目テストの方が正確に成績を上げている)。

これらの結果は、海馬形成が関係性または親しみの処理を必要とする宣言的記憶課題に同様に寄与していることを示唆している。 これらの知見は,他の電気生理学的,神経心理学的,神経画像学的研究(Manns and Squire 1999; Wood et al.1999; Stark and Squire 2000, 2001)でも支持されている。 異なるMTL構造の機能に関して多くの矛盾した証拠が存在するが、そのような矛盾が、そのような疑問に答えるために用いられる現在の実験や方法の限界から生じるのか、あるいは、これらの構造が宣言的記憶処理に何をもたらすかに関する現在の概念の限界から生じるのかは、不明確である。 MTL病変を有する患者の神経心理学的研究は、様々な理由から制限されることがある。 In vivo構造イメージングでは、たとえ注意深く行われたとしても、解像度に限界がある。 さらに、本研究の患者は、海馬体積が22%から46%減少しており、海馬形成を介するいくつかの記憶過程が少なくとも部分的に免除されている可能性を提起した。 さらに、海馬傍回に障害があっても海馬の機能が損なわれていない患者は報告されていないため、異なるMTL構造の機能間の二重解離を調べることは不可能であった。 また、動物を用いた電気生理学的研究や病変研究は、宣言的記憶機能をモデル化するために動物を用いた課題が、ヒトの宣言的記憶を評価するために用いられる課題とどのように類似しているかがほとんどの場合不明であるため、方法論上の課題もある。 また、現在の神経画像解析法の空間的・時間的分解能の限界も、異なるMTL構造の機能を正確に理解することを阻んでいる。 したがって、複数のMTL下部構造の異なる機能をより明確に理解するためには、様々な方法を用いた多くの収束的研究が必要になると思われる。

しかし、MTLの理解は、方法論的な課題だけでなく、概念的な課題によっても制限される可能性がある。 Stark, Bayley, and Squire (2002)は、海馬の機能的役割を周辺構造と区別するために、連想プロセスと非想像プロセスといった単純な二項対立は成功しそうにないと示唆している。 海馬形成に特化した関係性記憶能力を、その周辺構造に特化した熟知度記憶能力あるいは項目別記憶能力を割り当てれば、多くの知見を説明することができるが、Stark、Bayley、Squire(2002)がここで発表した結果を含む他の知見を説明することは不可能である。 宣言的記憶システムと非宣言的記憶システムの間に存在する明確な解離とは異なり、異なるMTL構造の間には単純で絶対的な解離は存在しないのかもしれない。 MTL構造は階層的で高度に相互接続されているため(Lavenex and Amaral 2000; Fig. 1B)、処理における単純な区別を明確にすることは難しく、MTLプロセス間の区別を特徴付けるためには、より計算的なアプローチが必要になるかもしれません(O’Reilly and Rudy 2001)。

あるいは、この患者研究は、海馬における関係性処理をより正確に定義することを制約するかもしれない。 海馬は1つの経験の複数の要素ではなく、経験間の関係を符号化するのに必須であることが示唆されている(Eichenbaum 2001)。 この考えによれば、顔と家の組み合わせは、単一の経験の要素間の関連であり、したがって、時間的に異なる経験間に生じる可能性のある結合とは異なる種類の結合を含んでいることになる。 ラットを用いたいくつかの研究は、海馬における関係性処理のこの解釈を支持しているが(Bunsey and Eichenbaum 1996)、ヒトにおいてはこの点に関する説得力のある証拠はまだ得られていない。

方法論的・概念的な限界にかかわらず、MTLの構成構造の機能を調べることは記憶研究において重要な問題であり、脳が宣言的記憶プロセスをどのように媒介するかを理解する上で極めて重要である。

謝辞

Howard EichenbaumとAndy Yonelinasの丁寧なコメントに対して感謝する。 著者はNational Institute of Health Grants MH59940、MH63576、NS26985の支援を受けている。

Footnotes

  • ↵1 責任著者。

  • E-MAIL gabrieli{at}psych.stanford.edu; FAX (650) 725-5699.

  • 論文・書籍はhttp://www.learnmem.org/cgi/doi/10.1101/lm.54702.co.jp

  • Cold Spring Harbor Laboratory Press
前項
    1. Brown M.W.,
    2. Aggleton J.P.

    (2001) Recognition memory: 海馬と脊髄周囲皮質の役割は何か? Nat. Rev. Neurosci. 2:51-61.

    1. Bunsey M.,
    2. Eichenbaum H.

    (1996) Conservation of hippocampal memory function in rats and human.海馬と海馬の記憶機能の保存. ネイチャー 379:255-257.

    1. Eichenbaum H.

    (2001) A cortical-hippocampal system for declarative memory.大脳皮質と海馬の間の記憶システム。 Nat. Rev. Neurosci. 1:41-50.

    1. Eldridge L.L.,
    2. Knowlton B.J.,
    3. Furmanski C.S.,
    4. Bookheimer S.Y.,
    5. Engel S.A.<2951>

    (2000) Remembering episodes.記憶のエピソード。 検索中の海馬の選択的役割。 Nat. Neurosci. 3:1149-1152.

    1. Gabrieli J.D.E.

    (1998) Cognitive neuroscience of human memory.日本学術振興会特別研究員(DC) (1998) 「記憶の認知神経科学」. Annu. Rev. Psychol. 49:87-115.

    1. Lavenex P.,
    2. Amaral D.G.

    (2000) 海馬-新皮質の相互作用. 連想の階層性。 海馬10:420-430。

    1. Manns J.R.,
    2. Squire L.R.

    (1999)Impaired recognition memory on the Doors and People Test after damage limited to the hippocampal region. 海馬9:495-499。

    1. O’Reilly R.C.,
    2. Rudy J.W.

    (2001) 学習と記憶における連結表現…………………………..: 大脳皮質と海馬の機能の原理。 Psychol. Rev. 108:311-345.

    1. Phelps E.A.,
    2. Anderson A.K.

    (1997) Emotional memory: 扁桃体は何をしているのか? Curr. Biol.7:R-311-R-314。

    1. Scoville W.B.,
    2. Milner B.

    (1957) Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. J. Neurol. Neurosur. Psychia. 20:11-21.

    1. Stark C.E.,
    2. Squire L.R.

    (2000) 機能的磁気共鳴画像(fMRI)認識記憶中の海馬領域における活動……………………….(英文). J. Neurosci. 20:7776-7781.

  1. (2001) 海馬領域における単純認識記憶と連想認識記憶. Learn. Mem. 8:190-197, ibid.
    1. Stark C.E.L.,
    2. Bayley P.J.,
    3. Squire L.R…

    (2002)海馬領域の損傷後、単一項目に対する認識記憶と連合に対する認識記憶は同様に損なわれる。 Learn. Mem. 9:238-242。

    1. Vargha-Khadem F.,
    2. Gadian D.G.,
    3. Watkins K.E.,
    4. Connelly A..,
    5. Van Paesschen W.,
    6. Mishkin M.

    (1997) Differential effects of early hippocampal pathology on episodic and semantic memory.海馬の早期病理がエピソード記憶と意味記憶に対して及ぼす影響。 科学 277:376-380.

    1. Wood E.,
    2. Dudchenko P.,
    3. Eichenbaum H.

    (1999) The global record of memory in hippocampal neural activity.海馬における記憶と記憶のグローバルな記録(英文). ネイチャー 397:613-616.

    1. Yonelinas A.P.

    (2001) Components of episodic memory.エピソード記憶の構成要素: 回想と親しみの貢献. Phil. Trans. R. Soc. Lond. 356:1-12.

    1. Yonelinas A.P.,
    2. Hopfinger J.B.,
    3. Buonocore M.H.,
    4. Kroll N.E..,
    5. Baynes K.

    (2001) 海馬、海馬傍、後頭部-側頭部が連合記憶と項目認識記憶に寄与している。 fMRIによる研究。 ニューロレポート12:359-363.

Leave a Reply

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。