新皮質または新皮質は、ヒトを含む哺乳動物の脳を覆う薄い層に分かれた構造です。その主な機能は、とりわけ、知覚、空間的推論、言語、学習、記憶です。
一方、サルや人間の脳では、この領域に多数の畳み込みがあり、脳全体を囲んでいます。逆に、より小さな哺乳類では、それはそれほど重要ではなく、より少ないスペースを占有します。したがって、マウスの脳では、新皮質は脳の上部のみを占めます。また、表面は綺麗でねじれもほとんどありません。
人間と他の種の新皮質の違いは、その厚さがはるかに大きく、畳み込みが多いことです。これは、はるかに複雑な認知スキルを適用する能力を象徴しているようです。
それは「新」を意味する「ネオ」と呼ばれます。なぜならそれは大脳皮質の進化的に新しい部分だからです。ただし、「等皮質」または「ネオパリオ」とも呼ばれます。一部の著者は、新皮質と大脳皮質(または皮質)を交換可能に使用していますが、後者には海馬や大脳皮質などの皮質下構造も含まれています。
人間の新皮質
視覚新皮質の細胞構造:中央の層番号1(I)から6(VI)。左の列:バイオレットのニッスル染色でマークされたニューロン細胞体。右の列:MR-GEFのために青でマークされたグルタミン酸作動性ニューロン。出典:Bithell A、Hsu T、Kandanearatchi A、Landau S、Everall IP、Tsang MTなど ウィキメディア・コモンズ経由
人間の種では、新皮質は脳の最大の部分であり、両方の大脳半球をカバーしています。残りの構造は「アロコテックス」と呼ばれます。
新皮質はさまざまな機能を果たします。したがって、この領域で何らかの損傷が発生すると、特定の認知能力が失われることがよくあります。
被害の場所に応じて、社会的に適切に関連し、言語を理解し、動きを制御する能力…さらに、とりわけ、視覚的および空間的知覚が変更される場合があります。
過去に、彼らは、損傷した患者の行動を観察することにより、認知機能と脳内のそれらの位置を研究しました。したがって、新皮質の同じ領域を損傷した大規模な患者グループが同じタスクを実行することが困難である場合、脳の位置と能力の間に関係が確立されました。
これのおかげで、新皮質は異なる機能を持ついくつかの領域で構成されていることが知られています。哺乳類のさまざまな種に多くの領域が存在します。他の人、たとえば色覚や話す能力などは特定の種に限られます。
新皮質の構造
新皮質とその回または畳み込み。出典:Hagmann P、Cammoun L、Gigandet X、Meuli R、Honey CJなど (2008)。ウィキメディア・コモンズ経由
新皮質は2〜4ミリメートルの厚さで、約300億のニューロンを持っています。霊長類と人間では、それは溝と尾根(畳み込み)でいっぱいです。これらのひだは、そのサイズの大幅な増加から生じました。
一部の詳細は個人ごとにわずかに異なる場合がありますが、すべての人の脳は畳み込みと溝のパターンが同じです。
さらに、神経発達障害があり、これらのねじれが本来のように発達せず、さまざまな認知変化が生じます。同様に、それらはアルツハイマー病などの変性疾患で失われる可能性があります。
人間では、新皮質は脳の体積の約76%を占めます。この構造は背側終脳の胚期に発生します。少しずつそれは有名な葉に分かれます:後頭、頭頂、側頭、前頭。
前頭葉(オレンジ)、頭頂葉(ピンク)、後頭葉(紫)、側頭葉(緑)。
これらのローブは、その機能によって区別されます。したがって、後頭部は(視覚を処理するための)一次視覚皮質で際立っています。側頭葉ではあるが、(音のための)一次聴覚皮質を持っている。頭頂部は、触覚、自分の体の知覚、視覚空間能力に対応しています。
人間の種では、前頭葉は他の種に比べて非常に複雑で高度な機能を持っています。言語処理(Brocaの領域)、社会的に望ましい行動、感情的コントロールなど。
細胞体の構造に応じて、新皮質には2つのタイプの皮質があります。新皮質自体と前大脳皮質です。後者は帯状回、島、海馬回または脳梁下領域などの脳の一部に見られます。
新皮質は、その組織と層の数からわかるように、最も発達した脳組織です。
それは灰白質、つまり無髄神経細胞体で構成されています。それは白質のより深い領域、すなわちミエリンで満たされた軸索(神経延長)をカバーします。
ただし、新皮質は最も複雑な脳機能を実行しますが、脳の他の部分と比較した場合、細胞の違いはほとんど観察されません。
では、新皮質をそれほど特化したものは何ですか?彼を差別化しているのは、多数の神経接続を作成、変更、制御する能力にあるようです。これは、動的で柔軟な構造を生成します。これにより、さまざまな神経回路間で大きな情報を交換できます。
新皮質の層
神経系と脳
新皮質は実質的に均一な構造を持っているため、「イソ皮質」とも呼ばれます。IからVIの番号が付けられた神経細胞の6つの水平層で構成されています。最初のものは最新、6番目は最も古いものです。
それらは系統学的な見方に従って編成されています。つまり、それぞれが進化の異なる瞬間から生じます。したがって、種が進歩するにつれて、新しい層が発達しました。
これらの層には、興奮性(約80%)と抑制性(20%)の両方のニューロンが含まれています。前者は他のニューロンを活性化し、後者はそれらをブロックします。
層は主に「タイプセル」または「高密度セル」、およびそれらの間の接続で構成されます。層は、主な種類の神経細胞、その配置と接続によって区別されます。
レイヤーIVは小さく、一次運動野に見られます。感覚情報の主要な受容体です。その後、その情報を他のレイヤーに送信して、処理および解釈します。
このようにして、この層は視床などの皮質下構造からシナプス接続の大部分を受け取ります。これは、視床が耳や目などのさまざまな感覚器官に接続されているためです。
レイヤーIIおよびIIIは、主に新皮質の他の部分に投影を送信します。V層とVI層は通常、視床、脳幹、脊髄などの皮質外の情報を伝達します。
新皮質の列
サル(アカゲザル)の視覚皮質。皮質の列の表現。左側は新皮質の層で、IIIからVIまでのローマ数字。錐体細胞a、b。スパインc、dで星状細胞。再発軸索の星状細胞e、f、g。再発軸索の錐体細胞h、i。赤Fの感覚求心性線維。ゴルジ法で染色した標本の図。出典:Wikimedia CommonsのMavavf
新皮質には、列と呼ばれる垂直構造もあります。それらは直径約0.5ミリメートル、深さ2ミリメートルの領域です。
どうやら、各列は体の各部分の感覚的知覚に関連付けられています。音や視覚的要素の認識に特化したものもあります。
人間には約50万列あり、各列には約6万個のニューロンがあります。ただし、それらを定義することは難しく、特定の解剖学、サイズ、または機能に関する明確なコンセンサスはありません。
新皮質機能
脳のMRI
新皮質の主な機能は次のとおりです。
-感覚的知覚:新皮質には、私たちの感覚から得られる情報を処理および解釈する領域があります。
-運動コマンドを生成する:この脳の構造のおかげで、私たちは気づいていない一連の動きを作ることができます。このエリアでは、たとえば、歩く、書く、または楽器を演奏するために必要なすべての運動パターンが計画されています。
-空間的推論:スペースの理解とそれに関連した行動に関与する新皮質の領域があります。また、私たちを導き、要素を配置するのにも役立ちます。
-言語:これは私たちを他の動物と区別する独特の人間の能力です。新皮質には、幼い頃から言語の音を学び、それを生み出す素因がある領域があります。また、特定の音のグループや記号を意味に関連付けることもできます。
-推論、意思決定、自己統制、集中力、内省、問題解決などのいわゆる実行機能 つまり、常に行動する方法を理解し、一連の行動を実行して目標を達成する能力です。
-学習、記憶、睡眠:新皮質も知識の蓄積に不可欠であることが証明されています。
実際、新皮質の特定の部分は、世界に関する一般的な知識に関連する意味記憶の拠点であるように見えます。たとえば、パリはフランスの首都です。
私たちの個人的な生活の中で重要な出来事に関連するものである自伝的記憶でも同じことが起こります。
インストルメンタル情報、つまり、自転車の運転や乗車などの自動動作を含む情報も保存されます。
一方、新皮質の特定のニューロンは、睡眠中にも活性化されます。私たちが寝ている間、新皮質は海馬と対話し、覚醒期間中に学んだことを統合して修正するのを助けているようです。
新皮質と進化
新皮質がより大きなサイズに進化するためには、種の脳もそれをサポートできるように大きくする必要があります。
新皮質は、ホモ・サピエンス以外の霊長類にも存在します。脳の他の部分と比較して新皮質のサイズが大きいことは、グループサイズなどのさまざまな社会的変数や、社会的関係(競争、協力、連合など)の複雑さに関連しています。
新皮質のサイズを進化的に増加させることは、より大きな抑制制御を意味する。これは、私たちの祖先に関する行動の変容とより大きな社会的調和を説明するかもしれません。
人間は他の哺乳類に比べて大脳新皮質を持っています。したがって、たとえば、チンパンジーの脳幹では、新皮質灰白質と骨髄サイズの比率が30:1です。人間ではその比率は60:1です。
新皮質の病変または病変
新皮質は人間に大きな広がりを持っているので、後天性損傷がこの構造に関与することは簡単です。頭部外傷、脳卒中、または腫瘍の後に起こる可能性があるため。
さらに、損傷が発生する新皮質の領域に応じて、症状が異なることを言及することが重要です。患者が言語の使用、空間内のオブジェクトの認識に困難を抱えている、または彼が抑制問題に苦しんでおり、望ましくない行動をとっている可能性があります。
新皮質は神経変性疾患の影響も受けます。たとえば、アルツハイマー病では、感覚新皮質から前頭前野への情報伝達が中断されます。
これは、認知能力の障害、人格の変化、認知症などの症状につながります。
変性が側頭葉を含む場合、意味的認知症が発症する可能性があります。つまり、意味論的事実(私たちの文化から学んだこと、彼らが学校で私たちに教えたこと、言語の使用に関するデータなど)に関連する記憶の漸進的な退化
参考文献
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