【杏林大学】日常生活への汎化を目的とした新しい認知機能トレーニング課題の遂行時に、前頭連合野の脳血流が活性化することを実証　〜前頭連合野機能をターゲットにした新たなリハビリテーションとして期待〜

写真拡大

杏林大学保健学部リハビリテーション学科竹田里江教授は、日常生活で求められる多様な認知プロセスをコンピューター上でトレーニングする認知機能トレーニング課題を開発してきました。今回、本学臨床工学科福長一義教授、大貫雅也助教の研究チームと共同し、本課題の神経科学的基盤を明らかにすることを目的として、近赤外分光法（near-infrared spectroscopy : NIRS）を用い、前頭葉から側頭葉の脳活動を検証しました。その結果、本課題の遂行中には、認知機能に中核的な役割を担う両側の前頭連合野背外側部(dorsolateral prefrontal cortex : DLPFC)および前頭連合野腹外側部（ventrolateral prefrontal cortex : VLPFC）、さらに言語や感情に関与する側頭領域において、脳活動の有意な増加が認められました。特に、DLPFCは目的達成のために必要な思考や計画を行う場面において、VLPFCは情報の比較、意思決定、選択を要する場面において顕著な活動を示しました。また、情報の想起段階においては側頭領域が主として活動するなど、課題の進行に伴い、前頭葉から側頭葉にかけて主要な脳領域が段階的かつ機能的に賦活することが明らかになりました。

研究のハイライト

杏林大学保健学部リハビリテーション学科竹田里江教授は、日常生活で求められる多様な認知プロセスをコンピューター上でトレーニングする認知機能トレーニング課題を開発してきました。

今回、本学臨床工学科福長一義教授、大貫雅也助教の研究チームと共同し、本課題の神経科学的基盤を明らかにすることを目的として、近赤外分光法（near-infrared spectroscopy : NIRS）を用い、前頭葉から側頭葉の脳活動を検証しました。

その結果、本課題の遂行中には、認知機能に中核的な役割を担う両側の前頭連合野背外側部(dorsolateral prefrontal cortex : DLPFC)および前頭連合野腹外側部（ventrolateral prefrontal cortex : VLPFC）、さらに言語や感情に関与する側頭領域において、脳活動の有意な増加が認められました。

特に、DLPFCは目的達成のために必要な思考や計画を行う場面において、VLPFCは情報の比較、意思決定、選択を要する場面において顕著な活動を示しました。また、情報の想起段階においては側頭領域が主として活動するなど、課題の進行に伴い、前頭葉から側頭葉にかけて主要な脳領域が段階的かつ機能的に賦活することが明らかになりました。

本研究の結果は、我々が開発した実践的な認知機能トレーニングを遂行することにより、前頭連合野外側部、腹外側部、および側頭領域といった主要な脳領域が効果的に賦活されることを示すものであり、本課題がエビデンスに基づく認知機能トレーニングとして有用であることを強く示唆しています。

研究成果はSpringer Nature社が刊行するScientific Reports誌の電子版に公開されました。掲載URL：https://www.nature.com/articles/s41598-026-36717-6

背景

　近年、コンピューターを活用した認知リハビリテーションが普及しつつありますが、従来の多くは、文字や刺激の位置を覚えるといった無機質な課題が中心であり、日常生活への汎化につながりにくいという課題が指摘されてきました。こうした背景を受けて、筆者は「日常生活で実際に使える認知機能の改善」を目指し、ワーキングメモリを基盤としながら、買い物場面をシミュレーションするなど、実生活に近い活動を取り入れた認知リハビリテーション課題を開発しました。本課題は、ワーキングメモリ、目的志向的な計画立案、意思決定、選択、暗算といった日常生活に不可欠な複数の認知機能を同時に活用する点を特徴としています。また、正解を一つに限定せず、自由な発想や工夫、アイディア創出を促す設計とすることで、利用者自身が主体的に考え、取り組める内容となっています。さらに、個々の能力や興味に合わせて課題内容や難易度を調整できるため、内発的動機付けを引き出しながら、継続的に取り組みやすい設計としていることも大きな特徴です。

　本課題は、こうした特徴を通じて、前頭連合野の活性化を意図していますが、これまで本課題を遂行中の脳活動について、神経科学的な検証は行われていませんでした。そこで本研究では、新たに開発したこの認知リハビリテーション課題を遂行中の脳活動を測定し、その神経科学的な基盤を明らかにすることを目的として検証を行いました。

研究方法

　�”�者が開発した認知機能トレーニング課題（computerized multiple cognitive task : CMC task）および、�▲灰鵐肇蹇璽覯歛蠅鮨觜埣罎稜廠萋阿�NIRSを用いて計測しました。CMC課題は、コンピューター画面に「目的」と「予算」が呈示された後に消失し、一定の遅延時間（待ち時間）を経て、選択肢が呈示されます。対象者は呈示された目的と予算を保持しながら暗算を行い、適切な項目を選択した後、最後に目的と予算を報告するという、買い物に模した課題です。一方、コントロール課題は、視覚刺激や対象者が行う動作についてはCMC課題と同一の構造でありますが、ワーキングメモリ、思考、計画、意思決定、選択、暗算を必要としない課題として構成しました。

研究の意義

　筆者が開発したCMC課題遂行中、認知機能に重要な両側の前頭連合野背外側部（DLPFC）および前頭連合野腹外側部（VLPFC）、さらに言語や感情に関与する側頭領域において、脳活動の有意な増加が認められました（図）。一方、コントロール課題遂行時には、有意な賦活は認められませんでした。

　本課題は、「脳の司令塔」とも称され、認知機能において中核的な役割を担う前頭連合野背外側部の賦活を意図して構成されており、その意図どおりの脳活動が確認されました。特に、情報の入力および保持の段階では前頭連合野全体において適度な活動が認められ、思考、計画、比較、意思決定、選択、暗算といった、より高度な認知的処理が求められる場面では、前頭連合野背外側部および腹外側部の活動が段階的に強まり、外側部における脳活動の顕著な増加が観察されました。

　これらの結果は、我々が開発した実践的な認知機能トレーニング課題を遂行することにより、前頭連合野外側部、腹外側部といった認知機能に重要な脳領域が賦活されること、さらに認知活動の内容に応じて賦活部位が動的に変化することを示しています。以上より、本課題は、神経科学的背景に基づいて適切に設計されており、エビデンスに基づく認知機能トレーニング課題として高い有用性を有することが示唆されました。

掲載論文

雑誌名

Scientific Reports

論文タイトル

Prefrontal and temporal cortical activation during a new computerized multiple cognitive task simulating activities of everyday life

著者

Satoe Ichihara-Takeda, Masaya Onuki, Kazuyoshi Fukunaga

DOI

doi: 10.1038/s41598-026-36717-6

▼本件に関する問い合わせ先

杏林大学保健学部　教授　竹田　里江（たけだ　さとえ）

TEL: 0422-47-8000

E-mail: satoe@ks.kyorin-u.ac.jp

【リリース発信元】 大学プレスセンター https://www.u-presscenter.jp/