成人後の脳を形成する「幼少期の活発な学習」

人生の最初の5年間に充実した学習環境があると、40年後に明らかになるような形で脳が形成されるそうです。

An enhanced learning environment during the first five years of life shapes the brain in ways that are apparent four decades later,

参照元：https://vtx.vt.edu/articles/2021/05/learning-fralinbiomed-06012021.html
– バージニア工科大学 Virginia Tech. 31 MAY 2021 –

バージニア工科大学とペンシルバニア大学の研究者が、Journal of Cognitive Neuroscience誌の6月号に寄稿した論文によると、人生の最初の5年間に充実した学習環境があると、40年後に明らかになるような形で脳が形成されるそうです。

研究チームは、生後6週目の乳児に言語的・認知的刺激を与え、その発達効果を脳の構造的イメージングによって検出しました。

豊かな環境が脳の構造に影響を与えることは、これまで動物実験で示されていましたが、ヒトで同様の結果が得られたのは今回の実験が初めてです。

VTCのFralin Biomedical Research Instituteの教授であり、本研究の主任研究員であるCraig Ramey氏は話します。

「今回の研究では、脳の構造と5年間の質の高い教育的・社会的経験との間に関係があることがわかりました。我々は、刺激的で情緒的にサポートされる学習経験を受けた脆弱な子供たちにおいて、中年期に統計的に有意な脳構造の変化が現れることを実証しました。」

ペンシルバニア大学のCenter for Neuroscience and Societyのディレクターであり、本研究の筆頭著者であるマーサ・ファラー氏は話します。

「今回の結果は、社会経済的に様々なリスクを抱えて育った人々の脳構造に、幼少期の環境が影響を与えているという考えを裏付けるものです。この結果は、脳の発達に関する基礎科学だけでなく、社会階層や社会政策の理論にも大きな影響を与えます。」

この研究では、1971年にノースカロライナ州チャペルヒルでRamey氏が開始した早期介入プログラム「Abecedarian Project」に継続的に参加した子どもたちを対象に、ハイリスクの乳幼児に対する教育、社会、健康、家族支援サービスの効果を調べました。

比較群、治療群ともに、健康管理、栄養、家族支援のサービスを受けましたが、治療群は生後6週目から5年間、週5日、年間50週の質の高い教育支援を受けました。

アベセダリアン研究の参加者は、スキャンされた時点で30代後半から40代前半であり、幼少期の要因が大人の脳にどのような影響を与えるかについて、研究者たちはユニークな見解を示しました。

共同研究者であるフラリン・バイオメディカル研究所のシャロン・ランデスマン・レイミー教授は話します。

「非常に恵まれない環境にいる子供たちに早期教育を施すことで大きな効果が得られる可能性があることは、一般的に知られています。今回の結果は、アベセダリアン・プロジェクトで報告されている多くの行動的、社会的、健康的、経済的利益に生物学的効果が伴うことを明らかにしています。今回の結果は、アベセダリアンプロジェクトで報告された多くの行動的、社会的、健康的、経済的利益に生物学的効果が伴うことを示しています。」

追跡調査では、Fralin Biomedical Research Institute Human Neuroimaging Labにおいて、47名の研究参加者の脳の構造的MRIスキャンが行われました。

そのうち29人は、言語、認知、対話型学習の促進に重点を置いた教育的強化を受けたグループに属していました。

残りの18人は、教育的治療を受けたグループと同じように、健康、栄養、社会的サービスのサポートをしっかり受け、両親が提供する地域の保育やその他の学習を受けました。

この2つのグループは、母親の教育、出生時の頭囲、スキャン時の年齢など、さまざまな要素でよく一致していました。

脳の大きさは、脳の一番外側の層である大脳皮質に加えて、子どもの言語能力や認知能力の発達を促す介入策との関連が期待される5つの領域を含めて、全体的に分析しました。

言語に関係すると思われる左下前頭回と左上側頭回、認知制御に関係する右下前頭回と両側前帯状皮質。

さらに、5つ目の部位として、両側の海馬を追加しました。これは、海馬の体積が、幼少期の逆境や社会経済的地位とよく関連しているためです。

研究者たちは、早期教育を受けたグループでは、大脳皮質を含む脳全体のサイズが大きくなったと判断しました。

共同執筆者であるFramine Biomedical Research InstituteのRead Montague教授（Human Neuroimaging LabおよびComputational Psychiatry Unitのディレクター）とTerry Lohrenz助教授（Human Neuroimaging Labのメンバー）によると、いくつかの特定の皮質領域も大きくなったとのことです。

科学者たちは、脳に対する集団介入治療の結果は、女性よりも男性の方が大幅に大きいと指摘しています。

この理由は明らかになっていませんが、男子も女子も、早期の充実した教育によって、概ね同等のポジティブな行動や教育効果を示していたので、驚きでした。

今回の研究では、この性差を十分に説明することはできません。

Ramey氏は話します。

「1970年代にこのプロジェクトを開始したとき、この分野では、脳の構造を評価する方法よりも、行動を評価する方法の方がよく知られていました。このプロジェクトを開始した1970年当時、この分野では、行動を評価する方法よりも、脳の構造を評価する方法の方が主流でした。前頭前野と言語に関連する領域が確実に影響を受けていました。我々の知る限り、これは幼少期の教育経験と長期的な変化との関連を示す初めての実験的証拠です。」

「今回の結果は、慎重な検討を要するものであり、すべての子どもたちに積極的な学習と社会性と情動のサポートを確保することの価値、特に人生の初期段階で不十分な刺激やケアを受けやすい子どもたちの結果を改善することの価値をさらに裏付けるものであると考えています。」

本研究は、ウェルカム財団からの主任研究員、バージニア工科大学、ペンシルバニア大学芸術科学部研究基金、ウィリアム・N・スタンバーグ人間情報処理研究基金の支援を受けて実施されました。