大脳皮質と音声言語神経ネットワーク

大脳皮質とその結合経路は、音声と言語の計画、生成、知覚、理解を担う神経ネットワークを形成しています。かつては個別の前頭葉および側頭葉の言語領域に焦点を当てた古典的モデルが主流でしたが、現在では、白質路によって連結された背側および腹側の皮質経路が、音から構音へ、そして音から意味への処理をサポートするという大規模なネットワークモデルが提唱されています。

Definition

音声と言語の生成、知覚、理解をサポートする分散型神経ネットワークを構成する皮質領域と、それらを結合する白質経路。

Scope

このトピックでは、音声と言語に関与する皮質領域と結合路、歴史的なブローカ・ウェルニッケの枠組み、そして現代のデュアルストリームモデルとネットワークモデルについて扱います。これは、コミュニケーションの理解の基礎となる神経解剖学および神経生理学に関するものであり、失語症やその他の神経原性コミュニケーション障害の診断や管理に関する指針ではありません。

Core questions

• 音声と言語には、どのような皮質領域と経路が関与していますか？
• 背側および腹側の処理経路は、音声と言語の役割をどのように分担していますか？
• 脳内の言語モデルは、局所的な中心から分散型ネットワークへとどのように変化しましたか？

Key concepts

• ブローカ野とウェルニッケ野
• 背側および腹側処理経路
• 弓状束と言語白質路
• 言語の半球優位性
• 音から意味へのマッピングと音から構音へのマッピング
• 皮質における音声のフィードバック制御

Key theories

音声処理のデュアルストリームモデル

皮質における音声処理は、音声の音を意味にマッピングする主に両側性の腹側経路と、音声の音を構音運動表象にマッピングし、知覚と生成を統合する左優位の背側経路に組織化されています。

言語のネットワーク（コネクショニスト解剖学的）モデル

古典的なブローカ・ウェルニッケの枠組みに基づいて、言語は背側および腹側の白質路によって連結された相互作用する皮質領域の集合としてモデル化されており、機能は孤立した中心ではなく、ネットワークとその結合に依存するとされています。

Mechanisms

現代の知見では、入力された音声は上側頭皮質で分析され、その後2つの経路に送られます。1つは、音を意味にマッピングする中・下側頭領域に向かう腹側経路であり、もう1つは、生成と口頭ワーキングメモリをサポートするために、音を構音表象にマッピングする頭頂葉および後部前頭葉領域を通る背側経路です。これらの領域は、弓状束やその他の背側および腹側の経路を含む白質路によって結合されており、その完全性が言語にとって重要であることが、術中刺激およびトラクトグラフィー研究によって示されています。発話中には、前頭葉と側頭葉の領域が相互作用して構音を計画し、聴覚および体性感覚フィードバックを監視します。これは、神経画像に基づいた計算モデルで捉えられています。言語は通常、半球優位性を示し、ほとんどの場合、左半球に偏在しています。

Clinical relevance

この神経解剖学は、脳内で音声と言語がどのように組織されているか、ひいては後天性脳損傷がコミュニケーションにどのように影響しうるかを理解するための参照枠組みとなります。このトピックは正常な構造と機能について記述するものであり、個人の神経原性コミュニケーション障害の診断や管理の根拠となるものではありません。

Evidence & guidelines

このトピックにおけるエビデンスは、臨床試験ではなく、病変研究、術中電気刺激、神経画像、およびトラクトグラフィーから得られています。刺激マッピング研究は、意味処理および音韻処理の皮質および皮質下結合を定義するのに役立ち、純粋な皮質言語モデルを洗練させてきました。

History

19世紀の臨床病理学的研究は、音声出力が下前頭皮質に、理解が後部側頭皮質に局在するとし、この枠組みは後にゲシュヴィントによってコネクショニストモデルとして統合されました。20世紀後半以降の神経画像とトラクトグラフィーは、言語を分散型の背側および腹側ネットワークとして再構築し、結合経路がそれらが連結する領域と同じくらい重要であるという洞察を保持しました。

Key figures

• Norman Geschwind
• Gregory Hickok
• David Poeppel
• Angela Friederici
• Hugues Duffau

Seminal works

• geschwind-1970
• hickok-poeppel-2007
• friederici-2011

Frequently asked questions

音声と言語は2つの脳領域だけで制御されていますか？

古典的モデルはブローカ野とウェルニッケ野を強調しましたが、現在のエビデンスは、音声と言語を、背側および腹側の処理経路に組織化された、白質路によって連結された皮質領域の分散型ネットワークとして記述しています。

音声のデュアルストリームモデルとは何ですか？

これは、脳が2つの経路に沿って音声を処理すると提唱するものです。1つは音を意味にマッピングする腹側経路であり、もう1つは音を知覚と生成を結びつける構音表象にマッピングする背側経路です。