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MR画像による発達障害の構造的・機能的異常の解析

kojima

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はじめに

発達障害は、幼少期に出現する神経発達の異常によって特徴づけられる一群の障害であり、自閉スペクトラム症（ASD）、注意欠如・多動症（ADHD）、学習障害（LD）などが含まれる。

これらの障害は遺伝的要因や環境要因に起因するとされており、行動・認知・社会性・運動など多様な側面に影響を与える。近年、磁気共鳴画像（Magnetic Resonance Imaging：MRI）を用いた脳構造および機能の解析が進展し、発達障害に関連する神経基盤の理解が深まりつつある。

本稿では、MRIを用いた発達障害の構造的・機能的異常の解明について、最新の研究成果を基に整理・検討する。

1. MRIの基礎と発達障害研究への応用

MRIは、非侵襲的に生体内部の構造や機能を可視化する技術であり、特に脳においてはT1強調画像やT2強調画像による解剖学的情報、機能的MRI（fMRI）による脳活動パターンの解析、拡散テンソル画像（DTI）による白質神経路の評価など、多角的な観察が可能である。

MRIを用いることで、発達障害児・者の脳構造的異常（灰白質・白質体積、皮質厚、脳回形成異常など）や、機能的異常（特定領域の活動低下、ネットワーク連携の異常）を定量的に捉えることが可能となりつつある。

2. 自閉スペクトラム症（ASD）におけるMRI所見

2.1 構造的異常

ASDに関するMRI研究では、幼児期における脳全体の体積増加が報告されている。特に前頭葉・側頭葉において灰白質および白質の体積増加が認められることがある。また、小脳虫部の容積減少、海馬や扁桃体の異常発達も指摘されている。これらは社会的相互作用や情動処理の障害と関連していると考えられる。

皮質の厚みの変化も報告されており、特定領域（例：側頭上回、前頭前野）での皮質肥厚あるいは菲薄化が、年齢に応じて異なるパターンを示すことが示唆されている。

2.2 機能的異常

fMRI研究では、ASD児では顔認知に関与する側頭葉や扁桃体の活動低下がみられ、他者の表情や視線情報の処理に困難があることが示唆されている。また、デフォルトモードネットワーク（DMN）における接続性の異常、特に内側前頭前野と後部帯状回の間での機能的結合の低下が指摘されている。これは自他の心の状態を理解する「心の理論（Theory of Mind）」の障害に関連している可能性がある。

3. 注意欠如・多動症（ADHD）におけるMRI所見

3.1 構造的異常

ADHDでは、前頭前野・帯状回・線条体などの容積減少が頻繁に報告されている。特に右側前頭眼窩皮質や背外側前頭前野の萎縮は注意機能や抑制機能の障害と関連付けられている。また、小脳虫部や尾状核の体積減少も、運動制御や報酬系の異常を反映している可能性がある。

拡散テンソル画像を用いた研究では、白質の微細構造における異常、すなわち前頭葉と線条体を結ぶ神経路のFA（Fractional Anisotropy）低下が報告されている。

3.2 機能的異常

fMRIを用いた課題遂行時の脳活動では、ADHD群は健常群と比較して前頭前野および前帯状皮質の活動が低下しており、注意の持続や衝動制御に関わる神経基盤の機能不全が示唆される。また、報酬関連ネットワーク（腹側線条体、前頭眼窩皮質）の活動異常もあり、動機づけや遅延報酬に対する感受性の低下と関連する。

4. 学習障害（LD）におけるMRI所見

4.1 構造的異常

読字障害（ディスレクシア）など特定の学習障害においては、左側側頭葉、角回、上側頭回など、言語処理に関与する領域の灰白質量の減少や非対称性が報告されている。これらの異常は音韻処理能力の低下と強く相関することが多い。

白質構造の解析では、視覚野から言語野へと至る経路（例えば左弓状束）における拡散異常が認められており、視覚-音韻変換プロセスの連携不良を反映している。

4.2 機能的異常

fMRI研究では、音読や仮名認識課題において、左側前頭葉・側頭葉・頭頂葉の活動低下が観察される。また、非典型的な右半球優位の言語処理活動パターンも報告されており、神経可塑性や代償的機能としての再編成の存在が示唆される。

5. 早期診断・介入への応用可能性

MRIによって得られる脳の構造的・機能的情報は、発達障害の早期診断や予後予測、さらには個別化された介入方法の開発に貢献する可能性を有する。たとえば、ASDにおいて生後6〜12ヶ月の脳成長パターンを追跡することにより、将来的な診断の予測が可能であるとする研究もある。

また、機能的接続性のパターンに基づく機械学習モデルによる診断支援ツールの開発も進められており、神経画像に基づくバイオマーカーの確立が期待される。

おわりに

MR画像を用いた発達障害の研究は、神経科学と臨床心理学の融合領域として著しく発展している。発達障害は多様性が高く、単一の病因や神経基盤では説明しきれない複雑性を持つが、MRIによって得られる客観的な脳情報は、個々の症例理解を深める重要な手がかりとなる。今後は、縦断的研究、遺伝情報との統合、AIによる診断支援の発展などがさらなる進展をもたらすと期待される。

参考文献（一部のみ例示）

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