広範な長期の言語記憶トレーニングは、脳の可塑性に関連しています
Mar 19, 2022
コンタクト：joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp：008618081934791
人間の脳は、視覚的または聴覚的な経路を通じて一生の情報を保存する驚くべき能力を持っています。 それはどんな人工的なものよりも優れており、それを上回っていますメモリーエンコードされた複数の情報を混合および統合するシステム。 この研究では、言語記憶の専門家のグループが、脳構造の変化を記録するために、複数の構造的脳分析法によって評価されました。 参加者は、ヴェーダや他の形式のヒンドゥー教の経典を暗唱する訓練を受けたプロのヒンドゥー教のパンディット（司祭/学者）でした。 これらのプロのヴェーダの司祭は、正確な口述による口頭のテキストの暗記と朗読の専門家です。 ヴェーダは賛美歌のコレクションです。 4つのヴェーダには20以上の000マントラとシュローカがあると推定されています。 分析には、ヴェーダのパンディットのグループにおける灰色と白質の密度、gyrification、および皮質の厚さの測定と、これらの測定値を対応するコントロールグループと比較することが含まれていました。 その結果、中脳、橋、視床、海馬傍回、眼窩前頭野の灰白質（GM）と白質（WM）の増加が明らかになりました。 トレーニング後の指導期間の長さを使用した全脳相関分析は、左角回との有意な相関を示した。 また、島、補足運動野、内側前頭領域での回旋運動の増加、および脳の右側頭極と尾状領域での皮質の厚さ（CT）の増加が見られました。 これらの調査結果は、集合的に、重要な間の関連に関する独自の情報を提供しますメモリー脳内の領域と、制御された呼吸も含む適切な口述による記憶からの経典の口頭朗読の長期的な実践。
新しいスキルを習得することは、練習の量とそのようなスキルを学ぶ傾向に依存します。 人間と動物を対象とした複数の研究では、新しいスキルを学ぶことは、成人および発達中の脳の構造的可塑性に関連していることが概説されています1–3。 ただし、長期トレーニングによる構造変化の程度は、練習の量、練習の期間、パフォーマンスなどの要因に基づいて構築される可能性があります。
いくつかの研究は、脳の可塑性が、音楽、ゴルフ、ビデオゲーム、音声学、運転、ドラミング、単語学習、ジャグリングなどの学習または練習などのさまざまな種類のスキルトレーニングに関連していることを示しています4–10。 これらの研究は、特定のスキルを実践した結果としての脳の可塑性に関する包括的な結果を概説しました。 本研究では、上記のスキルとは異なる、ヴェーダの賛美歌の広範な暗記と口頭での朗読を長期間実践することに関連する脳の可塑性を分析しました。 この目的のために、私たちはヴェーダの賛美歌と関連する補助的なテキストの口頭での朗読と暗唱についてヴェーダの学校で長年訓練されたサンスクリット語のパンディット/司祭を募集しました。 ヴェーダは、インド・アーリア語のサンスクリット語で書かれています。 パンディットは、主にヴェーダとヴェーダの儀式で訓練されたヒンドゥー教の司祭/学者です。 サンスクリット語でヴェーダの訓練を行っているインドには多数のヴェーダ（学校）があります。 これは、主にヴェーダと宗教的なテキストに焦点を当てた、厳格な長期コースです。 テレはヴェーダの4つの支部です：リグヴェーダ、ヤジュールヴェーダ、サマヴェーダ、アタルヴァヴェーダ。 伝統的な同盟国であるヴェーダは、口頭伝承を通じて進化し、1180回のリテンションがあると考えられています。 まとめると、4つのヴェーダには> 20、000のマントラとシュローカ（約50、000 –100、000の単語）が含まれています11。 通常、学生は卒業する前に7歳または8歳から20代前半までVedshalasに参加します。 そのような学校での年間脱落率は約3〜10パーセントである可能性があります。 日常生活には、さまざまな賛美歌を約8〜10時間暗唱し、練習し、暗記することが含まれます。 朗読は完璧な言葉遣いに従う必要があり、それは呼吸を強力に制御する必要があります。 ヴェーダは、常にヒアリングを通じて受け取られるため、スルティスとも呼ばれます。 ヴェーダを唱えている間、スワラやアクセントは非常に重要です。 アクセントが変わると、単語の意味が一変する可能性があるので、適切なストレスと言い回しが重要です。 パダ・パラタのようにヴェーダを暗唱する方法はたくさんあります。そこでは、文をつなぎ合わせるのではなく、単語に分解します。 1番目の単語から2番目の単語、2番目の単語から3番目の単語、3番目の単語から4番目の単語など、単語を連続して順番にペアリングするKrama Parathaと、1番目と2番目の単語が最初にあるJataParatha一緒に引用され、次に逆の順序で、そして再び元の順序で引用される12。 朗読と暗記に対するこの驚くべき強調は、ヴェドシャラスで採用されている教育システムの形態に特有であり、並外れたものです。 ヴェーダの学習スキルは、優れたものなどの複数の能力を統合して促進しますメモリー容量、強力な呼吸制御、正確な調音のためのモーター咬合器の適切な同期、音素および音節レベルでの音声および聴覚処理、および調整。 上記の機能に関連する脳領域は可塑性効果を示すと予想しました。
ウッタム・クマル、アンシタ・シン、プラカシュ・パダカーニャ
1Centre of Bio-Medical Research、Sanjay Gandhi Postgraduate Institute of Medical Sciences Campus、Lucknow、Uttar Pradesh 226014、India。
2インド、バンガロールのキリスト大学心理学部。
多くの研究は、海馬が重要な領域であり、それに関連する可塑性の影響を示していることを強調していますメモリ13–17。 海馬も貢献しているという証拠の蓄積メモリー長期に関連する追加の空間コーディングと計算を提供することによる統合と空間ナビゲーションメモリ18,19。 ただし、これらの研究は、他の脳領域の機能的貢献を見落としています。
視床はまた、メモリー。 視床の皮質下回路は、記憶と空間ナビゲーションをサポートします20,21。 視床核は、パペス回路の主要な構成要素であり、学習と記憶の特定のカテゴリーに関与する神経回路の構成要素でもあります22,23。 乳頭視床束病変は記憶障害を誘発し、記憶喪失を引き起こします24–26。 この領域内の損傷は、慢性記憶障害であるコルサコフ症候群に関連しています27,28。 橋と延髄は呼吸リズムに関連しており29、島の領域は発話アーティキュレーターの同期に関連しています30,31。
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以前は、2つの研究で、パンディットサンプルの広範な言語記憶に関連する可塑性の影響が調査されました。 KalamangalamとEllomore32は、皮質の厚さを分析し、11人のパンディット/司祭のグループの左眼窩前頭皮質と右下側頭領域の変化を報告しました。 Hartzell et al.33は、全脳形態計測分析を使用して、GMの有意な増加を示した複数の皮質および皮質下領域を報告しました。
この研究はまた、右上側頭回、右前頭極、右後頭側頭回、左吻側前帯状皮質などの複数の領域で皮質の厚さが著しく増加したことを報告しましたが、左下および中後頭と右中後頭回は、パンディットグループで減少した回旋を示しました。 研究間の結果の違いは、参加者の選択方法、サンプルサイズ、および分析で採用された方法の違いに起因する可能性があります。 口頭での暗記と朗読の練習によって誘発される脳の可塑性をさらに掘り下げるために、パンディットのグループ（N =25）と年齢を一致させた対照グループを研究しました。 ボクセルベースの形態計測、皮質の厚さ、および局所的なgyrificationインデックスを使用してデータを調べました。 ヴェーダの教育-学習は、規律あるヒンドゥー教のスピリチュアルなライフスタイルが特徴の住宅（グルクル）のセットアップで行われ、1年半以上続きます。
学生は一般的に6歳から8歳の若い年齢で入学します。 教育学的には、ヴェーダの学校の特徴は、ヴェーダの賛美歌/テキストとその解釈の口頭での朗読と口頭での暗唱に重点を置いていることです。 そのような学習慣行は、人の言語記憶システムとその下にある神経基質に影響を与える可能性があり、それが次に強力な言語記憶システムにつながり、新しい情報でさえ処理するための全体的な効率を高める可能性があります。 この研究は、前述の長期的な実践とスキルが脳の構造的可塑性（学習と経験の結果としての脳の柔軟性）にどのように影響するかを調べるために計画されました。
本研究では、すべてのパンディット参加者は同じ地域に住む同じ民族グループに属していました。 さらに、それらはすべて単一の宗教とカーストからのものでした。 すべてのパンディット参加者が同じヴェドシャラで訓練されたため、教育学的変化は制御されました。 対照群の参加者とパンディットの参加者は、複数の行動的および認知的尺度で評価され、関連するすべての変数で照合されました。 最も重要なことは、比較グループの参加者のサンスクリット語の習熟度がパンディットの参加者の習熟度と同等であったことです。 研究のこれらすべての特徴は、多くの交絡因子を持っていたそのような以前に報告された研究と比較して、それをより強くします。
結果行動の結果。 PGIスケールのすべてのサブテストの中で、即時想起でのみ有意差が観察されました。 パンディット/プリーストグループ（平均：11.16±0 .68）のパフォーマンスは、コントロールグループ（平均：8.72±1.59;独立したサンプルのt検定（24）=よりも有意に優れていました。 −7.13、p<0.00). te="" immediate="" recall="" score="" was="" found="" positively="" correlated="" with="" the="" gm="" volume="" of="" the="" thalamus="" (r="0.51," p="0.01)." tough="" we="" performed="" the="" correlation="" analyses="" for="" all="" the="" behavioral="" scores="" with="" the="" gm="" values="" of="" the="" lef="" thalamus,="" pons,="" and="" midbrain,="" we="" did="" not="" observe="" any="" significant="" correlations.="" the="" details="" are="" provided="" in="" the="" supplementary="" table="" (table="">
GMの違い。 WFU _ PickAtlasを使用して関心領域（ROI）マスクを生成することにより、VBMおよび全脳相関分析で特定された領域のGM密度を抽出しました。 Te領域には、左中脳、橋、左視床、および左角回が含まれていました。 独立したサンプル「t」検定を使用してGM値を対照群の値と直接比較し、すべての領域のグループ間に有意差があることを発見しました（異なる領域のt値とp値：中脳：t（24）{{3} } .60、p<0.01; pons:="" t="" (24)="2.90,"><0.00; lef="" thalamus:="" t="" (24)="6.42,"><0.00; and="" left="" angular="" gyrus:="" t="" (24)="5.42,"><0.00). vbm="" results.="" figures="" 1,="" 2,="" and="" tables="" 2="" and="" 3="" illustrate="" the="" vbm="" results="" of="" the="" direct="" comparison="" between="" the="" two="">
分析により、中脳、橋、左視床、右腹側淡蒼球、および右前頭葉でGM量の増加が明らかになり、一方、より高いWMは、パンディットの左海馬傍回、左眼窩前頭皮質、および右上側頭極に位置していました。 コントロールは、GMおよびWMボリュームの増加を示しませんでした。 また、ヴェーダのトレーニングの開始年齢とトレーニング後の教育期間の長さ（おおよその教育期間（時間））を考慮して、全脳相関分析を実行しました。
必要なヴェーダトレーニング期間を完了した後のヴェーダ教師）。 有意なクラスターが生き残っていないため、発症年齢は全脳分析との有意な相関を示さなかった。 ただし、トレーニング後の期間は、左角回GMボクセルとの有意な相関を示しました（MNI X、Y、Z座標：-47、-53、35、Z値; 5.62）（p<0.05 fwe)="" (fig.="" 5).="" we="" also="" extracted="" the="" gm="" density="" of="" the="" above="" region="" and="" performed="" the="" correlation="" analysis="" with="" post-training="" duration="" which="" showed="" a="" significant="" positive="" correlation="" (r="0.43," p="">
皮質の厚さとgyrificationの結果。 図3と表4は、右側頭極と右尾状核の皮質の厚さの増加を示しています。図4と表5は、左島、左補足運動野（SMA）、および左上内側前頭領域の回旋の増加を示しています。パンディットグループ。 また、LGIとCTの所見の関係についても検討しました。 gyrification分析に基づいてマスク領域を作成し、グループ平均CT値を計算して、グループ間で比較しました。 グループ間で有意なグループの違いは観察されませんでした。 パンディット群と対照群の平均CT値は2.63mm（SD=0。27）対2.74 mm（SD {{1 0}}。27）でした。 2.87 mm（SD=0。13）対2.83 mm（SD =0。14）; 上記の領域では、それぞれ2.73（0。25）対2.62（0.26）です（図5）。
討論
この研究では、プロのヴェーダサンスクリットパンディット/プリーストと健康な対照グループの脳組織のグループ間差異を全脳比較分析を使用して検出しました。中脳、橋、左視床でボリュームが増加した大きなGMクラスターを観察しました。 、右淡蒼球、およびパンディットグループの右前頭領域。 右側頭極と右尾状核の領域で皮質の厚さが増加していることがわかりました。 パンディットの間で、左島、左SMA、および左上内側前頭領域の回旋が増加しました。 彼らはまた、左海馬傍回、左上眼窩前頭皮質、および右上側頭極でより高いWM量を示した。 行動スコアは、パンディットが即時想起において有意に優れたパフォーマンスを示したことを明らかにし、意識的な維持と情報の使用に関して優れた能力を示唆しています。 これらすべての地域がヴェーダの口頭での朗読と暗記に直接関連しているため、私たちの調査結果は私たちが期待したものと一致しています。
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GMの変更。 多くの初期の研究は、海馬と学習および記憶との関連を示しました。 ただし、この研究では、パンディットの海馬のGMに有意な変化は観察されませんでした。 代わりに、左視床にGMの変化が見られました。 視床は前脳の間脳部分に位置し、感覚情報と運動メカニズムの統合の重要な部分です。 視床の機能的パーセレーションは、技術的な落とし穴のために崩れます34,35。 ただし、視床核は、学習と記憶に重要な役割を持つ運動と感覚の両方のメカニズムを支えるリレーセンターとして機能するため、主要な皮質機能と高次認知を支援します。 視床における再編成と可塑性の影響は、corticofugalloop36によって調停されます。 研究は、視床マップが常に感覚的経験に精通していることを確認しています37。 学習と記憶は、教皇回路と同様に複数の地域との相互接続のために視床との直接的なつながりと関連を持っています38。
中背側視床は内側側頭葉と眼窩前頭皮質を接続し、視床の結合核は前頭前野と側頭葉に接続されています39,40。 また、視床前部は海馬領域から直接入力を受け取るため、視床は海馬と密接に関連しています41。 この核は、学習と記憶に不可欠な中脳被蓋からの入力も受け取ります42。 いくつかの研究は、前頭前野との隣接するネットワークのために、作業記憶における中背視床の重要性を確立しました43–45。 視床の機能障害は記憶を損ない、その状態はコルサコフ症候群に関連しています46。 損傷した視床は、海馬の損傷と同様に空間記憶課題の障害にもつながります47。 視床の完全性は適切な神経表現にとって重要であり、この領域への損傷も記憶形成に影響を与える可能性があります48。 別の研究では、視床が精神構造の監視、維持、更新に大きく貢献していることが示されました40。 この現象は、この領域が記憶と学習において果たす支配的な役割を浮き彫りにし、おそらくパンディットによって実行される厳密な記憶運動は、上記の領域で重大なGM変化をもたらします。
高いGMを示した他の領域は中脳であり、間脳によって吻側で中脳に結合し、大脳皮質、小脳、および脳幹に有用な情報を中継する複数の小さな線維路を伴います。 したがって、運動制御とともに視覚および聴覚情報を処理する上で重要な役割を果たします。 テヴェーダの学習は口頭の伝統に従います。これには、正しいリズム、音節の足、および詩の測定による適切な朗読が必要です。 明白な朗読または詠唱には、聞こえた音の聴覚処理が含まれ、次にこの聴覚入力を、聞こえた音と正確に一致する調音出力に変換します。 プロセス全体は、緊密な聴覚統合に従います。 下丘は中脳の主要な聴覚核であり、興奮性および抑制性シナプス入力は中脳の音の神経反応を形作るのに役立ちます49。 研究により、海馬と中脳、特に腹側被蓋野と内側黒質の間に強い相関関係があることが確認されており、これは記憶形成に役割を果たしています49,50。 一緒に、それは長期的にパンディットの中脳にGM変化を誘発するかもしれません。 ヴェーダのマントラの朗読は、強勢、イントネーション、呼吸パターンの適切な同期を必要とする体系的な方法に従うため、歌ったり話したりすることとは異なります。 呼吸は運動行動であり、下部脳幹、すなわち橋と延髄は呼吸パターンを形作り調整する領域です51–53。
マントラの朗読中にこの厳密に制御された呼吸パターンは、パンディットの橋のGMボリュームを増加させる可能性があります。 さらに、GM量の増加を示した右半球では、他の2つの領域、中前頭回と腹側淡蒼球が特定されました。 伝えられるところによると、中前頭回は注意の方向転換、注意の努力、および持続的な注意に関与しています54–56。 ヴェーダは、その構成と語彙構造に関して非常に複雑であり、追加の注意を払う必要がありました。 ヴェーダの詠唱は動機付け、強化、報酬に関連していると考えられており57、高いGMを示す腹側淡蒼球は報酬と動機付けに関連しています58,59。 トレーニング後の教育期間の長さを用いた全脳GM相関分析により、左角回が特定されました。 ヴェーダの教えでは、生徒が同じように聞くことによって暗唱を学ぶ必要があったため、教師はクラスで多数のヴェーダのサンスクリット語の賛美歌と詩を正確に思い出して暗唱する必要がありました。 そのような指導能力には、並外れた記憶検索スキルが必要であり、おそらくこれが、トレーニング後の期間が角回のGM値と正の相関を示した理由である可能性があります。 以前の研究では、fMRIおよびその他の神経画像測定法を使用した記憶検索における角回の重要な役割が示されています60（角回の記憶検索活動の詳細については、Rugg and King 2018を参照してください）61。
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皮質の厚さ。 皮質の厚さは、皮質ニューロンの組織化に起因する可能性があるため、新しいスキルを学習することによって誘発される可塑性についての深い洞察を提供します。 皮質の厚さは、さまざまな皮質領域で2.3〜2.8mmの範囲で変化します62。 ニューロン、神経膠細胞、神経線維の密度と配置に関連する情報を提供します63。 この研究では、投影ベースの皮質厚法64を使用し、パンディットグループの右側頭極と右尾状核で皮質厚が増加していることを発見しました。 この発見は、側頭極がヴェーダの学習に重要なスキルと密接に関連していることを示唆しています。 側頭極は側頭葉の前端を覆い、扁桃体および眼窩前頭皮質との強いつながりを確立します。 この領域への損傷は社会情緒障害66につながるため、右側頭極は特に感情65と関連しています。 ヴェーダの固有の意味とそれらで提供される情報は、社会的感情的学習に直接関連している可能性があります57,67,68。 具体的には、Sam-Vedaはメロディーのヴェーダと見なされ、その詠唱は感情的につながった献身を誘発します69。 ただし、側頭極の変化が特定の感情的尺度に関連していることを推測する直接的な証拠はありません。 私たちが見つけた皮質の厚さが増加した別の領域は、右尾状核でした。これは、視床に近い脳の奥深くに位置する皮質下構造です70。 機能的な脳の接続性研究は、右尾状核と視床、特に内側背内側核との対側接続性を示唆しました71。 別の研究では、右尾状核は、記憶の完成と作業記憶に関連するパフォーマンスにおいて海馬に関連していると報告されています72,73。 パンディットグループの右尾状核の厚みが増したのは、これらのリンクが原因である可能性があります。
ギリフケーション。 ギリフィケーション分析は、VBMや皮質の厚さの分析では捕捉されない形態計測特性を対象としているため、脳を分析するための新しいアプローチを提供します。 この技術は、内側と外側の皮質輪郭の比率であるGIに基づいています74。 分析により、パンディットグループの左島、左SMA、および左上内側前頭で高いGIを示す3つの領域が明らかになりました。 興味深いことに、ヴェーダの学習における朗読のスタイルは、単語のより良い暗記と正確な発音を目的としています。 まとめると、これらのメソッドは複数の音声規則を使用し、特別な文法メソッドを埋め込み、単語を順番にペアリングします。 プロセス全体は、音素、音節、および音節上レベルでのスピーチ音の正しい順序付けに従います。 これらのプロセスには、皮質および皮質下の発話領域が含まれます。 Te insulaとSMAは、調音制御を提供する音声生成の運動的側面に頻繁に関連する2つの領域です。 島は、言語、大脳辺縁系、および感覚の脳領域との両側の接続を確立します75。 いくつかの病変ベースの研究は、島が運動の関節運動を有意にサポートすることを確認しました76–78。 SMAの貢献は、音節シーケンスの生成に決定的に関与しています79,81。 また、SMAは、音節の明白な生成に寄与するネットワークの一部であり79、感覚運動回路の重要な領域です82。 これらの2つの領域と調音との関連が、これらの領域で観察されたgyrificationの増加の理由である可能性があります。 多数の画像研究により、作業記憶における上前頭回の重要な役割が概説されています83– 86。ヴェーダの朗読、暗記、および儀式の実践には、基本的に作業記憶の広範な使用が必要です。これは、この領域の高度な回旋に起因する可能性があります。
WMの変更。 WMボクセル値を測定したところ、パンディットグループの左海馬傍回、左眼窩前頭皮質、右側頭極など、複数の領域で顕著な増加が見られました。 脳のWMは、生体行動の主要な要因です。 VBMは、通常の全身操作に不可欠なWMボリュームを定量的に測定します87。 Te Parahippocampus gyrusは、海馬を取り囲む内側側頭葉に位置する皮質領域です。 海馬傍回は、嗅内皮質を介して海馬と密接に関連しています88。 人間の脳に関するいくつかの病変ベースの研究は、眼窩前頭皮質が記憶内形成をサポートする内側側頭皮質に強く関連している一方で、記憶89-91への重要な貢献を示しました。 ヴェーダの暗記と朗読は、ヴェーダを習得するための規律ある長期的な取り組みを必要とする複数のスキルを構成します。 このような複数のスキルの調整には、複数の神経領域の関与が必要です。 本研究では、ヴェーダの学習に必要なスキルに関係している複数の地域を特定しました。 50、000から100、000の単語を記憶するには、並外れた学習スキルが必要です。これにより、記憶機能に関与する複数の相互接続された領域を特定することができました。
本研究の結果は、特定の点で以前の研究の結果とは異なります32,33。 以前のVBM研究33は、GM値の変化を示した複数の領域を特定しましたが、それらのいずれも現在の研究と一致しません。 結果は、gyrifcationに関しても異なります。 CT分析では、1つの共通領域、つまり側頭極が特定されました。 研究間の所見の違いは複数の理由による可能性がありますが、主な理由は参加者の選択とマッチングに関連している可能性があります。 今回の研究では、グループ間のライフスタイルなどの自然主義的な違いを解くことができませんでした。 グループ間のこれらの社会的変動は、関心のある生物学的信号に影響を及ぼした可能性があります。 関連するすべての変数のグループを一致させようとしましたが。
結論
人間の脳の皮質および皮質下構造の可塑性におけるスキル学習の重要性を強調するために、以前に複数の脳イメージング研究が実施されてきました。 この研究は、神経領域に対して新しいスキルを習得することの機能的結果に関する洞察に満ちた情報を提供します。 VBM、皮質の厚さ、およびgyrification index測定などの樹木相互に関連する構造的脳分析法は、ヴェーダの学習と朗読の可塑性効果に関連する複数の領域を示唆しています。