半球が均等でない(The hemispheres are not equal)

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脳の非対称性の個人差を分析する研究 A study analyzes differences in brain asymmetry among different individuals

2022-09-15 マックス・プランク研究所

マックス・プランク研究所とユーリッヒ研究所の科学者たちは、国際的な神経科学者チームと共同で、脳の非対称性の遺伝的基盤を発見し、人間がサルとどの程度共有しているのかを明らかにした。
研究者たちは、大脳皮質全体の脳機能の滑らかな変化を示す軸である機能勾配の非対称性について調査した。その結果、左右の脳領域の機能構成には微妙な違いがあることがわかった。左側では、言語処理に関与する領域が視覚や感覚に関与する領域から最も離れており、右側では、言語処理に関与する領域が視覚や感覚に関与する領域から最も離れている。一方、右側では、例えば注意やワーキングメモリをつかさどる前頭葉ネットワークと呼ばれる領域が、これらの感覚領域から最も離れている。また、これらの機能的配置の個人差は遺伝的なものであることがわかった。
研究チームは、ヒトの脳はサルの脳よりも非対称であることも明らかにした。高齢者では、右方向の非対称性が減少していることが観察され、生涯を通じて微妙な違いがあることが示唆された。
研究チームは、双子を含む人間の脳スキャンと、19匹のマカクザルの脳スキャンの2つのデータベースを用いて、これらの関連を調査した。一卵性双生児、二卵性双生児、非血縁者を比較することで、兄弟間でどのような違いがあるのか、つまり、遺伝的なものではなく、環境の影響によるものは何かを明らかにすることができた。マカクとの比較により、ヒトとサルの違いはどこにあるのか、進化によって生じたものはどれなのかが明らかになりました。
研究者らは、この組織的特徴をそれぞれの半球で計算し、左から右を引いて非対称性指数を算出した。

<関連情報>

ヒト皮質機能組織非対称性の遺伝性と異種間比較 Heritability and cross-species comparisons of human cortical functional organization asymmetry

Bin Wan,Şeyma Bayrak,Ting Xu,H Lina Schaare,Richard AI Bethlehem,Boris C Bernhardt,Sofie L Valk
eLife  Published:Jul 29, 2022
DOI:https://doi.org/10.7554/eLife.77215

Abstract

The human cerebral cortex is symmetrically organized along large-scale axes but also presents inter-hemispheric differences in structure and function. The quantified contralateral homologous difference, that is asymmetry, is a key feature of the human brain left-right axis supporting functional processes, such as language. Here, we assessed whether the asymmetry of cortical functional organization is heritable and phylogenetically conserved between humans and macaques. Our findings indicate asymmetric organization along an axis describing a functional trajectory from perceptual/action to abstract cognition. Whereas language network showed leftward asymmetric organization, frontoparietal network showed rightward asymmetric organization in humans. These asymmetries were heritable in humans and showed a similar spatial distribution with macaques, in the case of intra-hemispheric asymmetry of functional hierarchy. This suggests (phylo)genetic conservation. However, both language and frontoparietal networks showed a qualitatively larger asymmetry in humans relative to macaques. Overall, our findings suggest a genetic basis for asymmetry in intrinsic functional organization, linked to higher order cognitive functions uniquely developed in humans.

 

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