もっと知りたい小児の知識

頭の中で運動を練習する?発達性協調運動障害と「運動イメージ」の脳研究

もっと知りたい小児の知識

発達性協調運動障害(DCD)は、

  • ボールをうまく投げられない
  • 字を書くのが苦手
  • 体の動きがぎこちない

といった「不器用さ」として現れる発達特性です。

このような運動の困難は、単なる練習不足ではなく、脳の運動ネットワークの働きの違いと関係していることが、近年の研究で明らかになってきました。

前回の記事では、DCDの脳科学として

  • 小脳
  • 基底核
  • 前頭葉

といった運動をコントロールする脳ネットワークを紹介しました。

今回は、さらに一歩進んで、近年注目されている

「運動イメージ(motor imagery)」

という脳の働きについて解説します。

実は人間は、体を動かさなくても
頭の中で運動を練習することができるのです。

そして研究では、DCDの子どもではこの能力や、それを支える脳ネットワークに違いがある可能性が示されています。


運動イメージとは何か

運動イメージとは、

実際に体を動かさずに、頭の中で動作を思い浮かべること

を指します。

たとえば、

  • ボールを投げる動作を想像する
  • 自転車に乗る場面を思い浮かべる
  • 鉛筆で字を書く手の動きを想像する

こうしたとき、脳の中では実際に体を動かすときと似た活動が起こります。

脳画像研究では、運動イメージを行うと次のような脳領域が活動することが分かっています。

  • 運動前野(premotor cortex)
  • 補足運動野(supplementary motor area)
  • 頭頂葉
  • 基底核(特に被殻)
  • 小脳
  • 帯状回

これらはすべて、実際の運動制御に関わる脳ネットワークです。

つまり運動イメージとは、

「脳の中での運動リハーサル」

とも言える仕組みなのです。

スポーツの世界でも、トップアスリートが試合前に動きをイメージする「イメージトレーニング」がよく知られています。


DCDでは脳の運動ネットワークに違いがある

DCDの研究では、MRIを用いた脳画像研究が数多く行われています。

これらの研究をまとめると、DCDの子どもでは次のような脳領域で活動の低下が報告されています。

  • 前頭葉
  • 頭頂葉
  • 小脳
  • 基底核

特に、

  • 中前頭回(middle frontal gyrus)
  • 上前頭回(superior frontal gyrus)
  • 下頭頂小葉(inferior parietal lobule)
  • 小脳

などで活動の低下が観察されています。

これらの領域は

  • 運動の計画
  • 感覚情報の統合
  • 動作の調整

に重要な役割を持っています。

つまりDCDでは、

運動を計画し、感覚情報を利用して動きを調整するネットワーク

に違いがある可能性があるのです。


ミラーニューロンシステムとの関係

運動学習には

ミラーニューロンシステム(mirror neuron system)

も重要だと考えられています。

ミラーニューロンとは、

  • 自分が動作を行ったとき
  • 他人の動作を見たとき

の両方で活動する神経細胞です。

このネットワークには

  • 下前頭回
  • 運動前野
  • 頭頂葉

などが含まれます。

DCDの研究では、このミラーニューロンシステムの働きにも違いがある可能性が報告されています。

例えば、

  • 動作を観察するとき
  • 動作を模倣するとき

の脳活動が、典型発達の子どもとは異なることが示されています。

このことは、

  • 模倣の難しさ
  • 運動学習の困難

に関係している可能性があります。


脳の神経ネットワーク(白質)にも違い

DCDの研究では、脳の神経の配線(白質)にも違いが見つかっています。

例えば次のような神経経路です。

  • 皮質脊髄路
  • 視覚−運動ネットワーク
  • 視床から皮質への経路

これらの神経線維では、

拡散テンソル画像(DTI)

というMRI技術を用いた研究で、

  • 神経線維の整合性の低下
  • 情報伝達効率の低下

が報告されています。

また、

  • 視床
  • 感覚運動野
  • 小脳
  • 基底核

の間の機能的結合の低下も報告されています。

これらはすべて、

運動の計画とフィードバック調整

に重要なネットワークです。


感覚統合の問題

DCDの子どもでは、

  • 視覚
  • 体の感覚(固有感覚)
  • 運動情報

を統合する処理にも困難があることが知られています。

研究では、DCDの子どもは

  • 視覚空間情報
  • 身体感覚

の統合がうまくいかない可能性が指摘されています。

その結果、

  • ボールをキャッチする
  • 距離を測って物をつかむ
  • 書字動作

などの動作が難しくなることがあります。


DCDでは右脳の活動が増える?

興味深いことに、いくつかの研究では

右半球の活動が増えている

可能性も指摘されています。

これは

  • 視覚空間処理
  • 空間認知

に関係する領域です。

研究者は、この現象を

感覚統合の弱さを補うための代償的活動

ではないかと考えています。

つまりDCDの子どもは、

不足している身体感覚を補うために
視覚情報に強く依存している可能性

があるのです。


運動イメージを使ったリハビリ

こうした脳研究をもとに、近年注目されているのが

運動イメージトレーニング

です。

この方法では、

  1. 動作を観察する(Action Observation)
  2. 動作を頭の中でイメージする(Motor Imagery)
  3. 実際に動作を行う(Physical Practice)

という流れで運動を学習します。

研究では、DCDの子どもへの介入では

運動イメージの前に動作の映像を見る

方法がよく使われています。

これは

  • 動作の要素を理解する
  • 脳の運動ネットワークを活性化する

ためです。

さらに、

  • 視覚イメージ
  • 体感覚イメージ

の両方を使うことが推奨されています。


運動学習の脳は変化する

脳研究から分かってきた重要なことは、

脳の運動ネットワークは変化する

ということです。

運動学習が進むと、

  • 運動野
  • 基底核
  • 小脳

のネットワークが再構成されることが報告されています。

つまり、DCDの子どもでも

  • 経験
  • 練習
  • 適切な支援

によって脳ネットワークが変化し、運動スキルが向上する可能性があります。


まとめ

今回の研究から分かることは次の通りです。

DCDでは

  • 前頭葉
  • 頭頂葉
  • 小脳
  • 基底核

などの運動ネットワークの働きに違いがある可能性があります。

さらに

  • ミラーニューロンシステム
  • 感覚統合
  • 脳の神経ネットワーク

にも特徴が見られます。

こうした脳科学研究を背景として、

運動イメージトレーニング

のような新しい支援方法も研究されています。

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