2024年7月17日
北海道大学
明治大学
ポイント
●認知-運動の二重課題遂行時にみられる能力低下に関わる脳活動ネットワークを発見。
●若年成人においても高い認知負荷を伴う認知-運動二重課題では干渉効果が生じることが判明。
●二重課題干渉の脳内メカニズムの更なる理解、マルチタスクトレーニングの新たな可能性に期待。
概要
北海道大学大学院保健科学研究院の澤村大輔教授、同大学院保健科学院博士後期課程の三浦 拓氏の研究グループは、明治大学理工学部の小野弓絵教授との共同研究として、日常生活におけるマルチタスク状態や臨床での認知機能トレーニングにおいて生じる「二つのことを同時に行おうとしてうまくいかなくなる状態」（二重課題干渉: DTi）に着目し、認知機能の維持・向上のエビデンス構築に繋がる神経メカニズムを明らかにしました。
DTiは、同じ脳の領域を使う複数の課題を同時に行ったとき、神経資源の競合によって生じる能力低下のメカニズムと考えられていますが、高齢者向けに作成された課題を若年者が行うと能力低下が生じない場合もあり、詳しい脳活動のメカニズムが解明されていませんでした。本研究は難易度を調節可能なDTiのモデルとして、非利き手にて渦巻きをできるだけきれいに描きながら、音声で聞いた数字を一つ前の数字と足して連続的に答え続けるという運動・認知課題の二重課題を用いました。
右利きの健康な若年成人34名を対象とし、この課題の成績と脳活動を計測したところ、二つの課題を同時に行う場合（二重課題条件）では、認知、運動それぞれの課題を単独で行う場合（単一課題条件）と比較して認知及び運動課題それぞれで成績が低下しました。また、単一課題条件に比べて二重課題条件では右前頭葉の活動が増加し、右前頭から右頭頂皮質への情報伝達（因果的結合性）が増加しました。さらに、この情報伝達が二重課題条件時に強くなった人ほど、単一課題条件に比べて計算課題の成績が低下するという関係性が明らかになりました。
本研究の結果は、これまで高齢者を対象として主に研究されていたDTiが若年健常成人でも起こりうることを示し、私たちが生活の中で遭遇する「様々なことを同時にやろうとして頭がパンクする」状態の仮想環境下での再現に成功したといえます。また、右前頭葉から右前頭頭頂領域への情報伝達がマルチタスク中の過剰な認知負荷であるDTiのバイオマーカーである可能性を示唆します。本研究は、DTiのメカニズムについて因果性結合解析より右前頭頭頂ネットワークの関与を明らかにした世界初の研究です。本研究の知見は、DTiとその根底にある神経メカニズムに関する新たな洞察を提供するものであり、高齢者だけでなく、認知機能低下を伴う比較的若年の精神疾患や脳疾患患者、及び一般人の方の認知機能トレーニングにおいてもこの脳活動指標を活用することが期待されます。
なお本研究成果は、2024年6月29日（土）公開のNeuroImage誌にオンライン掲載されました。
論文名：Regional Brain Activity and Neural Network Changes in Cognitive-motor Dual-task Interference: A Functional Near-infrared Spectroscopy Study（認知運動二重課題干渉における局所脳活動と神経ネットワークの変化：機能的近赤外分光法による研究）
URL：https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2024.120714
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