神経科学：生涯にわたるヒト新皮質の機能的階層性

脳領域間の機能的結合の大規模な勾配がヒトの新皮質を組織化しており、脳のトポグラフィーを認知の特質へと結び付けている。成人では、感覚–連合軸、視覚–体性感覚軸、調節–表現軸という3つの主要軸がそれぞれ、一次感覚からトランスモーダル連合域へ、視覚系から身体中心系へ、制御・注意ネットワークからデフォルトモード・感覚領域へと走っている。これらの勾配は、情報処理の異なるモードの基盤となる大規模な皮質階層性を簡潔に説明するものとなっている。しかし、これらの勾配と、それらの多スケールの生物学的・認知的連関が、一生の間にどのように変化していくかは分かっていない。今回我々は、脳の機能的組織化について、0歳から100歳に至る連続的な規範的基準を構築し、複雑で非線形的な発達の軌跡を明らかにした。勾配構造は、乳児期には一次感覚系に支えられているが、小児期・青年期にかけて連合軸と制御軸に沿って分化した後、老化とともに次第に脱分化する。こうした機能的構造の重要性は、生物学的・行動的に裏付けられる。すなわち、勾配指標は発達全体にわたる認知性能を予測し、構造–機能連関は軸と年齢によって変化し、独特なトランスクリプトームのシグネチャーは若齢期に最も強く、年齢とともに弱まるが、これは勾配構造のための遺伝的足場が一過的なものであるとする考え方と符合する。今回示した生涯にわたる勾配は、脳の発達における神経の結合性に関するさまざまな研究を統合し、今後の研究のための共通で多モードの参照基準を提供するものである。

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