ヒトと同様に、チンパンジーも前頭前野が未熟な状態で生まれる

 　意思決定、自己意識、創造性などを含む複雑な認知機能において重要な役割を担う前頭前野は、チンパンジーとヒトにおいて、生後著しく未熟であることが明らかとなりました。しかしながら、ヒトとチンパンジーには、重要な違いもありました。ヒトの赤ちゃんでは前頭前野の白質容積において劇的な増加を示すが、チンパンジーの赤ちゃんではそのような著しい増加を示さないことも示されました。

 　本研究はヒトと最も近縁な現生種であるチンパンジーの脳容積の発達を生後6ヶ月から生後6歳まで縦断的に分析した世界で最初の研究であり、その研究成果は日本時間8月11日にCell Pressの出版誌であるCurrent Biology誌の中で報告されました。

 研究の内容

 　ヒト固有の認知機能の基礎となる最も著しい進化的変化の一つは、前頭前野皮質が大きく拡大したことである。そして、この前頭前野は大脳の中で最もゆっくりとした発達を示す脳領域の一つでもある。これまで、そうした特徴はヒトだけだと思われてきた。

 　霊長類研究所の研究チームは、磁気共鳴画像法（MRI）を用いて、3個体の子どもチンパンジーを対象に、乳児期に相当する6ヶ月から思春期前に相当する6歳までの脳の発達過程を縦断的に調査した。

 　本研究の結果から、チンパンジーにおいても前頭前野の白質容積における発達期間の延長が示された。これらの結果から、前頭前野の白質容積における発達期間の延長は、脳の可塑性の期間の延長をもたらし、私たちヒトと私たちと最も近縁な現生種であるチンパンジーが、経験によって形成される複雑な社会的相互作用、知識、そして技術を発達させる機会を与えている可能性が高いことが示唆された。

 　つまり、チンパンジーとヒトでは、神経連結や脳機能が、生後の経験による影響をより受けやすくする必要がある。たとえば、チンパンジーとヒトは、他の霊長類と異なり、赤ちゃんと親のあいだには、微笑みや見つめ合いによる親密な関係を楽しむことができる。

 　一方、ヒトにおける前頭前野のさらなる拡大は、私たちヒトを特徴づける言語機能やより複雑な社会的相互作用の発達に寄与することも推測された。

 　本研究の発見から、より未熟でより長期化する前頭前野の神経連結の発達は、チンパンジーとヒトの共通祖先の頃から存在することが示唆された。このチンパンジーとヒトにおける共通性は、私たちヒトからさらに進化的に離れた祖先であるマカクザルの脳発達の特徴と対照的だった。

 本研究への支援

 　本研究は、日本学術振興会（科学研究費補助金（特別推進研究）および特別研究奨励費）、グローバルCOEプログラム”生物の多様性と進化研究のための拠点形成--ゲノムから生態系まで”の支援を受けました。

 京都新聞（8月11日 23面）、産経新聞（8月11日 24面）、日刊工業新聞（8月11日 15面）および毎日新聞（8月11日 21面）に掲載されました。

Current Biology, 11 August 2011

A comparison of developmental patterns of white matter (WM) within the prefrontal region between humans and nonhuman primates is key to understanding human brain evolution. WM mediates complex cognitive processes and has reciprocal connections with posterior processing regions . Although the developmental pattern of prefrontal WM in macaques differs markedly from that in humans , this has not been explored in our closest evolutionary relative, the chimpanzee. The present longitudinal study of magnetic resonance imaging scans demonstrated that the prefrontal WM volume in chimpanzees was immature and had not reached the adult value during prepuberty, as observed in humans but not in macaques. However, the rate of prefrontal WM volume increase during infancy was slower in chimpanzees than in humans. These results suggest that a less mature and more protracted elaboration of neuronal connections in the prefrontal portion of the developing brain existed in the last common ancestor of chimpanzees and humans, and that this served to enhance the impact of postnatal experiences on neuronal connectivity. Furthermore, the rapid development of the human prefrontal WM during infancy may help the development of complex social interactions, as well as the acquisition of experience-dependent knowledge and skills to shape neuronal connectivity.

http://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(11)00788-3

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