スプリットブレイン研究とは何か

20世紀中頃に行われたスプリットブレイン研究は、脳科学の新たな領域を切り開きました。てんかん患者が脳半球を分離する手術を受けた後の行動を観察することで、脳の機能マッピングが始まり、脳が劇的な変化にどれほど適応できるかが明らかになりました。

歴史

薬物療法が効かない重度の全般発作を抱える患者を救うべく、ニューヨーク州ロチェスターで脳外科医を務めていたウィリアム・ヴァン・ワーゲンは、左半球と右半球を結ぶ主要な神経束である脳梁を切断する手術を開発しました。1940 年に実施されたこの手術は、脳梁が部分的または完全に切断されることで、約 50〜70％ の患者で発作が止まることを示しました。

1960 年代初頭、カリフォルニア工科大学のロジャー・スペリーは、脳梁切除術（コーパス・カロスミ）を受けた被験者と協働し研究を開始しました。手術後約1か月で言語機能は回復したものの、左側視野に映る文字や画像の読解・記述に著しい困難を残しました。スペリーはこの現象を動物実験でも検証し、後にマイケル・ガザニガが研究を引き継いで脳の機能的分化をマッピングし、認知神経科学の父と称されるようになりました。

サルにおける実験結果

ガザニガはサルを対象に脳梁切除手術を行い、手術後もほとんどの行動が正常であることを確認しました。例えば、右眼で見る二つのシンボル付きボタンのうち正しい方を押すと餌が得られましたが、左眼で同じボタンを見ると区別がつかず混乱し、落ち着きを失いました。

ヒトにおける実験結果

ヒトの被験者に対する実験では、言語表出は主に左半球、形状やパターン認識は右半球が担当していることが示されました。脳梁が切断された男性は、右視野に提示された単語や画像は言語で説明できましたが、左視野に提示されたものは「見えていない」と主張しました。しかし、目を閉じた状態で左視野で見た対象を描くことはできました。

また、異なるデザインが施されたブロックを提示し、絵と合わせて組み立てさせた実験では、左手は素早く正しく組み立てられたのに対し、右手は全く組み立てられませんでした。両手を同時に使うと、ブロックの配置を巡って手同士が争うような動きを示しました。

理論

脳梁が完全に切断されても、脳は別の経路で半球間の情報伝達を確保しようとします。多くの患者では脳梁の前部2/3が切断され、後部の脾部（splenium）は残ります。時間が経つにつれ、感覚情報が届く側の半球が言語制御を引き受けるようになり、脾部や、完全切断の場合は脳幹が新たな情報連絡路として機能すると考えられています。

エイリアン・ハンド症候群

手術や脳卒中、感染症による脳損傷の患者は、手の感覚はあるもののその動きを自分の意思で制御できない「エイリアン・ハンド症候群」を呈することがあります。脳梁切除患者では、特に非利き手が自発的かつ目的的に動くことが多く報告されています。

スプリットブレイン研究は、脳の可塑性と半球間の協調メカニズムを解明する上で重要な手がかりを提供し、認知神経科学の発展に大きく貢献しています。