前頭線条体回路

前頭線条体回路は、前頭葉領域と線条体を接続し、脳内の運動、認知、行動機能を仲介する神経経路です。[ 1 ]これらは、情報処理を調節するドーパミン作動性、セロトニン作動性、ノルアドレナリン作動性、コリン作動性細胞群からの入力を受け取ります。 [ 2 ]前頭線条体回路は、重要な情報の選択と知覚、作業記憶における情報の操作、計画と組織化、行動制御、変化への適応、意思決定などの実行機能に重要な役割を果たしています。[ 3 ]これらの回路は、アルツハイマー病やパーキンソン病 などの神経変性疾患、統合失調症、うつ病、強迫性障害 (OCD)などの神経精神疾患、注意欠陥多動性障害 (ADHD)などの神経発達障害の影響を受けます。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

解剖学

前頭皮質から線条体、視床への経路を示す簡略化された図。

前頭線条体回路は5つ定義されています。前頭眼野に由来する運動回路と眼球運動回路は運動機能に関与し、背外側前頭前野、眼窩前頭前野、前帯状皮質の回路は実行機能、社会行動、動機づけ状態に関与しています。[ 2 ]これら5つの回路は同じ解剖学的構造を共有しています。これらの回路は前頭前皮質に由来し、線条体、淡蒼球、黒質を経て視床に投射します。[ 2 ]また、視床から前頭前皮質に戻るフィードバックループがあり、閉ループ回路を構成しています。また、これらの回路には脳の他の領域からの情報を統合するオープンな接続も存在します。[ 2 ]

関数

前頭線条体回路の役割は十分に解明されていない。一般的な仮説として、行動選択仮説と強化学習仮説の2つが挙げられる。行動選択仮説は、前頭皮質が可能な行動を生成し、線条体が他の行動の実行を抑制しながら選択された行動の実行を可能にすることで、これらの行動の1つを選択することを示唆している。[ 6 ]一方、強化学習仮説は、予測誤差が選択された行動に対する将来の報酬期待を更新するために使用され、これが報酬期待に基づいて行動選択を導くことを示唆している。[ 7 ]

腹内側前頭前皮質と、そこから腹側線条体および扁桃体への接続は、情動・感情処理において重要である。これらは、目標指向行動に必要な行動計画の策定を担っている。[ 8 ]眼球運動回路において、前頭前皮質と前帯状皮質は注意と眼球運動の認知制御を担い、線条体と脳幹は眼球運動を開始する。自閉症患者における課題遂行中の脳幹機能は比較的健全である一方で、前頭前皮質の活動が低下することが、サッカード運動の自発的制御障害の一因となっている。[ 9 ]

自尊心は前頭線条体回路の接続性と関連していることが判明しており、自己価値感は自己に関する情報と肯定的な感情や報酬を統合する神経系から生じる可能性があることを示唆している。[ 10 ]

背外側前頭前野回路

この回路は、複雑な問題の解決、新しい情報の学習、将来の計画、遠い記憶の想起、適切な行動による対応、出来事の時系列的順序付けなどの実行機能において重要である。[ 2 ]

眼窩前頭回路

この回路は前頭葉の監視システムと大脳辺縁系を繋いでいます。この回路の機能不全は、行動抑制の消失、情緒不安定、攻撃的な感情の爆発、判断力の低下、対人感受性の欠如といった人格変化を引き起こすことがよくあります。[ 2 ] [ 11 ]

前帯状回回路

この回路は、動機づけられた行動、反応選択、誤り検出、パフォーマンスと競争の監視、ワーキングメモリ、および新規性の検出を媒介します。[ 12 ] この回路の機能不全は、顕著な無関心、痛み、渇き、空腹への無関心、自発的な動きと言語化の欠如を含む、意欲の低下につながります。[ 2 ]

参考文献

  1. ^ Alexander, GE; DeLong, MR; Strick, PL (1986年3月1日). 「基底核と皮質を結ぶ機能的に分離された回路の並列組織化」 . Annual Review of Neuroscience . 9 (1): 357– 381. doi : 10.1146/annurev.ne.09.030186.002041 . PMID  3085570 .
  2. ^ a b c d e f g Tekin, Sibel; Cummings, Jeffrey L (2002年8月). 「前頭–皮質下神経回路と臨床神経精神医学」. Journal of Psychosomatic Research . 53 (2): 647– 654. doi : 10.1016/S0022-3999(02)00428-2 . PMID 12169339 . 
  3. ^ a b Chudasama, Y.; Robbins, TW (2006年7月). 「認知における前頭線条体の機能：ラット、サル、ヒトにおける比較神経精神薬理学的研究」 .生物心理学. 73 (1): 19– 38. doi : 10.1016/j.biopsycho.2006.01.005 . PMID 16546312. S2CID 12576488 .  
  4. ^ Riley, Jeffrey D.; Moore, Stephanie; Cramer, Steven C.; Lin, Jack J. (2011年5月). 「尾状核萎縮と前頭線条体接続障害は側頭葉てんかんにおける実行機能障害と関連している」 . Epilepsy & Behavior . 21 (1): 80– 87. doi : 10.1016/j.yebeh.2011.03.013 . PMC 3090499. PMID 21507730 .  
  5. ^ Alexopoulos (2005年6月). 「高齢者のうつ病」. The Lancet . 365 (9475): 1961– 1970. doi : 10.1016/S0140-6736(05) 66665-2 . PMID 15936426. S2CID 34666321 .  
  6. ^ Seo, Moonsang; Lee, Eunjeong; Averbeck, Bruno B. (2012年6月7日). 「前頭線条体回路における行動選択と行動価値」 . Neuron . 74 ( 5): 947–960 . doi : 10.1016/j.neuron.2012.03.037 . PMC 3372873. PMID 22681697 .  
  7. ^ Schonberg, T.; Daw, ND; Joel, D.; O'Doherty, JP (2007年11月21日). 「ヒト線条体における強化学習シグナルは、報酬に基づく意思決定において学習者と非学習者を区別する」 . Journal of Neuroscience . 27 (47): 12860– 12867. doi : 10.1523/JNEUROSCI.2496-07.2007 . PMC 6673291. PMID 18032658 .  
  8. ^ギマランイス、エンリケ・セルケイラ;レヴィ、リチャード。テイシェイラ、アントニオ・ルシオ。ベアト、ロジェリオ・ゴメス。パウロ、カラメリ（2008 年 6 月）。「アルツハイマー病における無関心の神経生物学」。アルキボス・デ・ニューロ・プシキアトリア。66 (2b): 436–443 .土井: 10.1590/S0004-282X2008000300035。PMID 18641892。 
  9. ^宝江ゆかり; ナンシー・J・ミンシュー; ベアトリス・ルナ; ジョン・A・スウィーニー (2007年11月). 「自閉症における感覚運動制御における前頭線条体系の非典型的関与」 .精神医学研究: 神経画像. 156 (2): 117– 127. doi : 10.1016/j.pscychresns.2007.03.008 . PMC 2180158. PMID 17913474 .  
  10. ^ Chavez, Robert S.; Heatherton, Todd F. (2014年4月28日). 「マルチモーダル前頭線条体接続が自尊心における個人差の根底にある」 . Social Cognitive and Affective Neuroscience . 10 (3): 364– 370. doi : 10.1093/scan/nsu063 . PMC 4350482. PMID 24795440 .  
  11. ^ Bachevalier, Jocelyne; Loveland, Katherine A. (2006年1月). 「自閉症における眼窩前頭葉–扁桃体回路と社会情動的行動の自己制御」Neuroscience & Biobehavioral Reviews . 30 (1): 97– 117. doi : 10.1016/j.neubiorev.2005.07.002 . PMID 16157377 . S2CID 15500576 .  
  12. ^ Bush, G.; Vogt, BA; Holmes, J.; Dale, AM; Greve, D.; Jenike, MA; Rosen, BR (2001年12月26日). 「背側前帯状皮質：報酬に基づく意思決定における役割」 . Proceedings of the National Academy of Sciences . 99 (1): 523– 528. doi : 10.1073/pnas.012470999 . PMC 117593. PMID 11756669 .  
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