神経系と感覚器のしくみ

大脳基底核とは|場所と機能

 こんにちわ

中枢神経は脳と脊髄のことを指し、脳は大きく分けると、大脳、間脳(視床、視床下部)、脳幹(中脳、橋、延髄)、小脳になりますよ。ということで、いくつかの部位を一緒に見てきました

本日は、大脳半球や間脳、中脳の奥深くに存在する「大脳基底核」について、一緒に学んでいきましょう

大脳基底核の位置と構造

 

※Basal ganglia=大脳基底核

 大脳基底核は、神経細胞の集合体である神経核の集まりのことを指しますが、主に間脳の一部である視床を取り囲む様な形で存在する「線条体(せんじょうたい)」、「淡蒼球(たんそうきゅう)」、「前障(ぜんしょう)」と、間脳の一部である「視床下核(ししょうかかく)」中脳の一部である「黒質(こくしつ)」によって構成されます

 線条体を細かく見ていくと、視床の周りを囲む様に「カンマ」の様な形をした「尾状核(びじょうかく)」と淡蒼球を覆う様に存在する「被殻(ひかく)」によって構成をされていて、淡蒼球と被殻を合わせて「レンズ核」と呼びます

 視床下核は間脳の一部であり、視床腹部でも最も大きな神経核の集まり。視床下核は凸レンズ状をした構造物

黒質は、中脳で最も大きな神経核の集まりで、背側の緻密部と腹側の網様部に分けられ、緻密部はメラニンを多く含んでいる為、黒く見える、黒質網様部のニューロンは、淡蒼球内節に繋がっています

ちなみに大脳基底核は、人間においては大脳皮質が発達をしている為、下位中枢にあたりますが、鳥類以下の動物では最高位の中枢になります

大脳基底核の代表的な機能と役割

 大脳基底核の大きな役割として、姿勢や筋緊張のコントロール、意図した運動を開始させる事と、意図しない運動を抑制させることなどの運動制御が上げられますが、認知機能や記憶にも関連する事が近年分かってきていて、複雑な組織であり、まだ全ては明らかになっていません

 被殻は運動のコントロールに大きく関わっているのに対して、尾状核は認知機能により大きく関わっている可能性が上げられます

 被殻と尾状核は淡蒼球を通じて、主に視床の前腹側核に影響しています。前腹側核から運動前野への投射は、被殻に影響されるのに対して、前腹側核やその他の視床核から前頭前野への投射は主に尾状核に影響される為、線条体は大脳皮質の全ての領域から入力を受けることを通して、外界で何が行っているのかをモニターしながら、その外界の環境に合わせて、何をしなければいけないのかのプログラムを作成していると考えられます

大脳皮質-基底核ループ

 大脳皮質から運動指令が出ると、その一部が大脳基底核に入力されます。そして、大脳基底核内で処理された情報は、視床経由で大脳皮質へと出力されたり、大脳辺縁系や脳幹へと出力されます

 ちなみに、重要なポイントとして、大脳基底核から視床や脳幹への出力は「抑制性」のものになり、この抑制性の出力を弱めたり、強めたりすることによって、脳幹や視床を経由して大脳皮質の機能を調整しています

 この大脳皮質、大脳基底核、視床の情報伝達の経路を、大脳基底核ループといい、上肢および下肢の運動や体幹の運動をコントロールする「運動系ループ」眼球運動をコントロールする「眼球運動ループ」、意思決定やワーキングメモリ、遂行機能などに関与する「連合系ループ」や意欲や情動行動のコントロールに関与する「辺縁ループ」などが存在し、認知などの高次機能や情動などのコントロールにも関与しています 

運動指令の伝達と実行

 運動指令が伝わるしくみを考えていくと、大脳皮質にある運動前野や補足運動野などの高次運動野が、「何のためにどの様な行動をしたいのか?」といった運動企画を立案

 そして、大脳皮質から運動指令が出ると、その一部が大脳基底核や小脳にも伝わり、より詳細な運動のプログラムを作成し、脳幹や脊髄を経由して、筋肉へと伝えられ、企画した運動が実行されます

 その際、大脳基底核は姿勢を制御し、なめらかに運動する為の信号を視床経由で大脳皮質にフィードバックしたり、その時々の状況に合わせて、適切な情報を取捨選択し、不必要な動作は抑制してブレーキをかけるなど、より正確な運動プログラムが創られます

 更には、運動が実行されたことにより得られた体性感覚の情報が、脊髄や脳幹を経由して小脳にフィードバックをされることで、今回作成された運動のプログラムと、実際に行われた運動とのズレを学習し、次回の運動プログラムの作成に生かされる様になっています

スポーツやトレーニングと大脳基底核の活性化

 大脳基底核は外界の環境をモニタリングしながら、運動の開始や抑制をコントロールしている訳ですが、例えば、サッカー選手などが、周りの仲間にパスをしようとしたけれど、視覚などのからの情報により、このままパスを出すと、カットされそうと判断をして、出そうとしたパスを止めたりする際に働く訳ですね

他にも、野球のバッターが、スイングを途中で止めたりすることなどが上げられます

 トレーニングの場面を想定すると、コーチの合図で、ダッシュをしたり、止まったりする様な、Stop&Goの様なトレーニングにおいて、手を叩いたらダッシュ、「止まる」と言ったらStopし、「止まらない」と言ったら、そのままダッシュなどのトレーニングを行ったりすることで活性化が期待できます

 日頃、スポーツの現場で行われる様なトレーニングも、少し脳の観点も含めて考えていく事で、より多くの効果を得ることが出来ますので、ぜひこれからも神経系について一緒に学んでいきましょう

ABOUT ME
Toshio Kobayashi
Toshio Kobayashi
imok株式会社(アイモック)代表取締役/猫背改善専門スタジオ「きゃっとばっく」代表。  トレーナーとして活動をしながら2008年、2009年にアメリカへピラティスの研修を受けに行き、マスタートレーナーの認定を取得。その後、2010年に医療系国家資格を取得。  現在はスタジオの経営、メディアの監修及び出演、全国での研修及び講演、ピラティスリフォーマーの製造及び販売をしながら、姿勢&機能改善、パフォーマンスアップ専門のトレーナーとして、世界中に「I am OK You are OKな人」を増やす為に活動中。