神経認知障害と感覚運動の同期

感覚運動同期 (SMS) は、リズミカルなシーケンスに合わせて身体的動作を調整することであり、音楽制作時にビートを維持するためだけでなく、さまざまな対人関係においても必要なスキルです。環境の時間的規則性に注意できることは、多くの認知的および社会的操作の中心となる出来事予測の前提条件です。したがって、特に加齢や神経認知障害 (NCD) において、SMS の能力を評価し潜在的に刺激し、人生の後期における個人内コミュニケーションを理解し、効果的な音楽ベースの介入を考案することは価値があります。
聴覚刺激を伴う SMS に関与する脳および認知メカニズム、およびそれらが健康な老化と病的な老化においてどのように変化する可能性があるかを概説している。自然なタッピング速度は年齢とともに低下します。さらに、特に遅いテンポでシーケンスに同期する場合、規則性と精度は高齢者で低い可能性があり、NCDs患者ではさらに低い可能性があります。これはおそらく、このプロセスが前頭前野に依存する注意と作業記憶リソースに依存しているためです。

感覚運動同期に関与する脳と認知メカニズム

SMS タッピングにどの脳ネットワークが関与するかは、タスクの正確な性質と指示によって異なりますが、非常に一般的に、タッピングタスクに関与する領域は、一次感覚野と運動野、補足運動野 (SMA)、前小脳、背外側前頭前野、運動前野です。皮質、頭頂葉、大脳基底核（Larsson et al., 1996 ; Rao, 1997 ; Penhune and Doyon, 2005 ; Molinari et al., 2007 ; Chen et al., 2008 ; Witt et al., 2008 ; Kung et al . , 2008 al.、2013 ; Repp と Su、2013）。さまざまなタイミング タスクにわたって得られるもう 1 つの一般的な観察は、開始間隔の長さに応じて、処理間隔に多少異なる 2 つのネットワークがあるように見えることです (IOI; Repp and Su, 2013 )。自動タイミング ネットワークは 1 秒未満の間隔の処理に関与しており、一次運動野、SMA、運動前野、小脳が含まれます ( Lewis and Miall、2003 )。認知的に制御されるタイミング ネットワークは、1 秒より長い間隔の処理に関与します。これは、頭頂皮質、前頭前皮質、大脳基底核の領域で構成されます ( Lewis and Miall, 2003 ; Buhusi and Meck, 2005 ; Koch et al., 2009 ; Coull et al., 2011 , 2013 ;図 1 )。1拍動処理に広く関与している大脳基底核 ( Grahn, 2009 ) も、一部の著者 ( Lewis and Miall, 2003 ; Koch et al., 2009 )によっては自動タイミング ネットワークの一部であると考えられていますが、すべての著者 ( Buhusi と Meck ) ではありません。 、2005）、ただし、 Coull et al。(2011) は、大脳基底核内の異なる核がそれぞれ 1 秒以下および超 2 秒の範囲のタイミングに関与している可能性があると指摘しています。自動タイミング ネットワークとは対照的に、認知的に制御されるタイミング ネットワークは、高度な認知機能に関与する脳領域に基づいています。実際、 Coull et al. (2011、2013 )は、現在の刺激持続時間の明示的な推定は、約 1 秒以上の間隔長を持つ遅い刺激の周期性を知覚するために必要な意識的な認知操作であることを示唆しています。これに関連して、遅いビートをうまく認識して同期させるために、人々は明示的にカウントする ( Grondin et al., 1999 ) および/または指定された間隔を細分する ( Repp, 2003 ; Repp and Doggett)などの戦術を採用する可能性があります。 、2007 )、おそらく、純粋なメカニズムや構造ではなく、注意と記憶のプロセスとそれに対応する脳ネットワークに依存する戦略です。コッホらによると(2009)、長い間隔のタイミングにおける背外側前頭前野の役割は、WM に関連している可能性があります。ヘンリーらによる研究(2014) は、ディジット スパン バックワード テスト ( Wechsler、1981 ) で測定した、遅い拍動を維持する能力と WM 能力との相関関係を観察したため、この考えを支持しています。

健康的な老化

神経変性疾患がない場合でも、老化した脳は全体的な皮質萎縮と機能的完全性の喪失にさらされます。特に影響を受ける構造は、前頭葉 ( Kaup et al., 2011 ) と海馬 ( Persson et al., 2006 ) です。皮質容積の減少は頭頂皮質でも実証されており ( Kalpouzos et al., 2012 )、頭頂領域と前頭前皮質の間の機能的接続は加齢により減少することが示されています ( Madden et al., 2010 )。
これらの構造は老年期に影響を受けるため、加齢が特にWMおよび注意力の低下と関連していることは驚くべきことではありません( Grady, 2012 ; Harada et al., 2013 )。逆に、老化の遺伝マーカーは、脳の他の部分よりも小脳にゆっくりと蓄積することが示されています ( Liang and Carlson、2020 )。正確な運動タイミングにおける小脳の役割を考えると( Bastian, 2006 ; Bares et al., 2007 )、これは高齢になってもタイミング能力が保存されている可能性を示している。さらに、運動皮質は通常の加齢において大きな影響を受ける構造には属さないが、脳梁の萎縮とともに運動皮質領域のいくらかの萎縮が観察されている（Seidler et al., 2010）。機能的神経画像診断により、高齢者と若年者の間で運動課題における脳活性化の異なるパターンが発見されました。より具体的には、一部の運動課題 (特に細かい運動制御) は誰でも運動領域に関与しますが、高齢者ではさらに前頭前野および感覚運動ネットワークにも関与します ( Heuninckx et al., 2005 , 2008 ; Seidler et al., 2010 )。年齢によるパフォーマンスの違いはありません。これは、同じタスク指示と同じ結果にもかかわらず、年齢とともにより自動化された処理からより制御された処理への移行を反映している可能性があります ( Heuninckx et al., 2005 )。安静状態での機能的接続性研究では、一部の運動ネットワーク（運動皮質および被殻のある小脳小葉VIII）では接続性が高まり、他のもの（小脳小葉VおよびVIIIと島皮質の感覚運動部分）では接続性が低下するパターンも発見された；Seidler et al . 、2015年）。これらの結果はすべて、老年期の運動皮質の病理が、前頭前野などの他の領域全般の神経資源の追加使用によって相殺されるという代償機構を示している可能性がある。これは、年齢における感覚運動機能と認知機能の関係も説明できるかもしれません ( Li および Lindenberger、2002)）。老年期に運動課題が前頭前野やその他のネットワークにさらに依存する場合、課題に運動要件と認知要件の両方が含まれる場合、運動パフォーマンスと認知機能の共変動、およびリソースの競合が想定されます。あるいは、高齢者における非運動領域のさらなる関与は、高齢者の神経資源の効率の低下を反映している可能性もあります ( Stevens et al., 2008 ; Grady, 2012 )

まとめ

神経認知障害は、健康的な老化と同様に、記憶力、注意力、実行機能の低下と関連していることがよくあります。それほど多くはありませんが、パーキンソン病の場合を除いて、感覚運動機能障害を生理的および病理学的老化の典型的な症状として考える傾向があります。NCDの他の病因に限定すると、実際に、若い人、健康な高齢者、および/または認知障害のある高齢者の間でSMSのパフォーマンスに明らかな違いが現れない多くの例を観察しました。しかし、SMS 能力は、老化と NCD によって異なる影響を受ける可能性のあるさまざまなサブコンポーネントを備えた複雑なスキルのセットであり、異なる NCD 間および異なる NCD 内、また一般に老化した脳間には実質的な不均一性が存在します。

場合によっては、高齢者や NCD 患者に対する SMS タスクの低下が明らかな証拠があります。具体的には、SMS 能力は、約 75 歳以上、および中等度および/または重度の NCD 患者の場合、特に障害を受ける可能性があります。前頭側頭型 NCD 患者は、SMS タスクに特に苦労する可能性がありますが、さまざまな NCD 病因を比較した研究は少ないです。これらの効果は、人の快適で自然なテンポからさらに離れたテンポ（つまり、IOI が約 300 ミリ秒より速く、約 1,000 ミリ秒より遅い）の刺激によって増強される可能性があります。特に自発的な運動課題では、正確な指示、プロトコル、試行の長さが重要な役割を果たす可能性があります。音楽的背景も老化や NCD が SMS 能力に及ぼす影響を調節する可能性があり、認知負荷はグループごとにパフォーマンスに異なる影響を与える可能性があります。より具体的には、再配線と補償メカニズムにより、SMS は通常、ほとんど認知リソースを必要としない非常に自発的なプロセスですが、認知負荷が重くなり、他の同時タスクに干渉する可能性があります。リズムの複雑さが関連している可能性がありますが、私たちの分析は単純で等時的なリズムと音楽という極端な両端に限定されており、後者は現在行われているものよりも注目に値します。晩年の感覚運動プロセスの発達を完全に理解するには、幅広い種類の聴覚刺激と老化する脳の多様性を反映するさらなる研究が必要です。

やや若い高齢者や軽度の NCD 患者は、特に 500 ミリ秒や 1,000 ミリ秒程度のテンポでは同期が比較的損なわれない傾向にあるという観察は、音楽ベースの介入の使用を支持する強力な根拠です。音楽のテンポはこの範囲内に収まる傾向があり、この比較的保存されているスキルを利用することは有益なアプローチとなる可能性があります。さまざまなレベルの認知障害を持つ高齢者の運動系を刺激することは、リズム感覚を改善するだけでなく、感情的および認知的利益をもたらし、また環境内での出来事の展開を予測する能力の向上にもつながり、健康状態の改善につながる可能性があります。コミュニケーションが促進され、社会的孤立が軽減されます