戦士だけではない、小脳が人間の動きを制御する仕組み

脳の下部後部に位置する小脳はしばしば「過小評価」されており、小脳がよく発達している人は軍人であるという意味に思われるほどです。小脳は本当に体の動きを制御し、純粋に「物理的な作業」を行う役割を担っているのでしょうか?そうではありません。

小脳は脳全体の容積のわずか10%を占めるに過ぎませんが、690億個以上のニューロンを有しています。一方、大脳には160億個のニューロンしかありません。小脳には大脳よりも多くのニューロンがあります。これは、神経回路を接続する役割を果たす、小さくて多数のニューロンである顆粒細胞が約 500 億個含まれているためです。小脳には非常に多くの顆粒細胞があり、その神経回路が非常に複雑であることがわかります。脳、脳幹、脊髄との求心性および遠心性のつながりが豊富で、言語認知、時間知覚、感情調節、視聴覚信号処理などに関与しています。最も得意とするのは、動きを調節することです。

小脳は機能によって前庭小脳、脊髄小脳、皮質小脳に分けられ、それぞれバランスの維持、筋肉の緊張の調節、随意運動の調整を担っています。内耳にある前庭器官は最も重要な平衡受容器です。それは、頭がどこにあるのか、体がどこにあるのか、あるいはどのような運動状態にあるかを伝えます。これらの信号は前庭核と前庭小脳に伝達され、姿勢を変えて体が倒れないようにするための運動命令が送られます。この経路が損傷すると、人々は酔っ払いのように左右によろめき、不安定に歩くことになります。

筋肉の緊張とは、人体がリラックスした状態にあるときでも、筋肉が一定程度の緊張と収縮を維持していることを意味し、そうでないと筋肉はだらりと垂れ下がってしまいます。筋緊張は主に脊髄反射によって維持されます。筋肉の緊張信号は脊髄に入力され、運動神経を介して伝達され、筋肉の緊張が増加または減少します。臨床医は、脊髄機能が良好かどうか、反射経路が妨げられていないかどうかを確認するために、打撃ハンマーを使用して靭帯を叩くことがよくあります。脊髄小脳は脊髄と情報を交換し、脊髄を誘導して筋肉の緊張をより適切に調節し、姿勢をより協調させ、動きをより機敏にします。筋肉の緊張が高すぎると、人はゾンビのように硬直した行動をとることになります。筋緊張が低すぎると、人は衰弱し、ほぼ麻痺状態に陥ります。

最も印象的なのは、随意運動の皮質小脳プログラミングです。随意運動とは、「意志」を持って行われる運動のことです。たとえば、カップを手に取ったり、キーボードを打ったりするとき、これらはすべて脳によって制御されています。これに対して、意識によって制御されない反射運動や、呼吸のように意識によってある程度制御されるリズミカルな運動があります。

自発的な動きは、初めて練習するときにはぎこちなく感じられることがよくあります。初めて歩くこと、自転車に乗ること、ダンスを習ったときのことを思い出してください...どれも恥ずかしいものです。これらの新しい動きには、脳が継続的に動きの命令を出すことが必要です。動作コマンドを実行するときに、筋肉がずれることがよくあります。視覚や固有感覚などがその偏差情報を脳にフィードバックし、脳が動作命令を再調整します。移動と調整を同時に行うことは、協調性がなく、一貫性がなく、不格好に見えます。しかし、繰り返し練習することで、完全な運動プログラムが徐々に形成され、皮質と小脳に保存されます。次に同じ動作を実行するときには、皮質と小脳から運動プログラムを直接取得できます。それぞれの筋肉に異なる順序と強さで収縮するように指示することで、動きが自然に流れ、ちょうど良い感じになります。一流の武道家やダンサーは皆、まるで完璧な状態であるかのように、自分の体を楽々とコントロールすることができます。数万年前に遡れば、狩猟採集民であった私たちの祖先もジャングルの誇りであり、オリンピック選手のような体格を持っていました。残念ながら、現代人の運動能力は産業革命や情報革命の影響で低下してしまいました。これは注目に値することだ。

私たちの小脳は健康でしょうか？これは簡単な「指と鼻のテスト」で確認できます。目を閉じて、人差し指を顔の約0.5メートル前に置き、鼻の先に触れるまで動かします。この動作を素早く協調して完了できる場合、バランス、筋肉の緊張、随意運動が正常であることを意味します。鼻先に手が届かない場合や、鼻先に近づくときに動きが遅かったり震えたりする場合は、小脳に問題がある可能性があり、あるいは前庭器官や固有受容覚に問題がある可能性があります。

我が国ではかつて、世界で9例目となる先天性小脳欠損症の症例が発見されました。彼女は嘔吐とめまいの症状で来院した24歳の女性でした。 CTスキャンの結果、彼女の小脳の一部が空になり、脳脊髄液に置き換わっていることが判明した。この女性は6歳で話し始め、7歳で歩き始めました。彼女の会話能力と歩行能力は普通の人より低いですが、比較的普通の生活を送ることができます。彼女は結婚していて娘がいます。小脳がなくても生きられるということは、小脳は重要ではないということを示しているように思われますが、これらの特別な患者の場合、脳の発達の可塑性により、小脳の機能は主に他の脳領域によって置き換えられます。正常な人間でも小脳を失うと、動く、話す、食べるなどの能力が大きく制限され、生きることさえ困難になります。

小脳は単純なものではなく、その動きには謎があるのですが、幸せに暮らす私たちはそのことに気づいていません。私たちは健康な小脳のおかげで自由に歩くことができます。

（著者は華中師範大学の准教授であり、中国神経科学学会の会員である）