フィニアス・ゲージ：前頭葉を失った男

1848年9月13日の午後、四時半を少し過ぎたころ、バーモント州キャベンディッシュ近くの雲母片岩の斜面でのことだった。そこではラトランド・アンド・バーリントン鉄道が岩を切り開いて新しい線路を通そうとしていた。発破班の作業長は、フィニアス・ゲージという二十五歳の男で、誰の口からも有能で人柄もよいと評されていた。彼は新しく掘った穴に装薬を仕込もうとしていた。火薬を注ぎ込み、それを突き固めるために、彼は自分で設計した突き棒を使った。先細りの鉄の棒で、長さはおよそ1.1メートル、最も太いところで径3.2センチメートル、重さはおよそ6キログラムあった。穴の上にかがみ込み、彼は鉄棒を岩にこすらせた。火花が飛び、火薬が早まって爆発し、棒は槍のように跳ね上がった。

鉄棒はゲージの左の頬骨の下から入り、左目の裏を通り、脳の前部を貫き、頭蓋の頂から飛び出して、二十五メートルほど離れた地面に落ちた。常識的にどう考えても、彼は地面に倒れる前に死んでいるはずだった。ところが彼は数分のうちに意識を取り戻し、口をきき、部下に医者を呼びに行ってくれと頼んだ。数週間のうちに、傷はあらゆる予想に反して治り始め、ゲージはその後さらに十二年を生きることになる。一瞬の何分の一かの時間のうちに、人間の前頭葉が初めて科学に読み取れるものとなったのである。

この記事は、その事故が明らかにしたこと、そして同じくらい重要なこととして、それが明らかにしなかったことについて書いている。ゲージについては、つい小ぎれいな寓話に仕立てたくなる。善良な男が頭にあいた穴によって怪物に変わった、という具合に。しかし真実はもっと慎重で、もっと興味深い。そしてそれは現代神経科学の中心的な問いへとつながっていく。すなわち、脳の前部は実際には何をしているのか、そして私たちはそれをどう測定できるようになってきたのか、という問いである。

鉄道作業長と6キログラムの槍

キャベンディッシュの事故の物理的な事実は、この時代としては異例なほどよく記録されている。それは一つには、この症例があまりに衝撃的だったために、医師たちが記録せずにはいられなかったからだ。彼を治療した医師ジョン・マーティン・ハーロウは、ゲージの生涯にわたって診療を続け、最も信頼できる同時代の記録を残した。鉄棒は顔の左下から入り、前頭骨を抜けて高い位置から飛び出した。つまりその経路は、脳の前部を両側にわたって貫いており、損傷は左側で最も激しかったということになる。

この生存をこれほど際立ったものにしているのは、ゲージが外傷を生き延びたという事実だけではない。彼は言葉を、記憶を、歩く能力と手で仕事をする能力を、そして周囲の人々を見分ける力を保ったのである。人を機能させていると私たちがふつう考えるような能力は、一つも失われなかった。彼は依然として計算ができ、自分の過去を思い出すことができ、会話を続けることができた。損傷が集中していたのは、その役割が、言語や運動や感覚よりも見えにくく、検査しにくいことが判明した脳の一部だった。

長いあいだ、この症例はほとんどもっぱらハーロウの書いた報告と、保存されたゲージの頭蓋骨に依拠していた。その頭蓋骨は、やがてハーバード大学のウォーレン解剖学博物館に収められた。ぎざぎざの貫通孔をもつ頭蓋骨は、その傍らに展示された鉄棒とともに、医学史上もっとも有名な品の一つとなった。しかし頭蓋骨は脳ではない。そして一世紀半近くのあいだ、鉄棒が実際にどの構造を破壊したのかを正確に言える者は誰もいなかった。

鉄棒の経路を再構成する

それが変わったのは1994年である。ハンナ・ダマシオが率い、トーマス・グラボウスキー、ランドール・フランク、アルバート・ガラバルダ、アントニオ・ダマシオが加わったチームが、保存されたゲージの頭蓋骨を綿密に計測し、それを三次元でモデル化し、かつてそこを満たしていた脳を突き棒がたどったと最も考えられる軌跡を再構成した。彼らはその結果を学術誌 Science に発表した。それは、生き生きとした逸話を、解剖学的証拠に近いものへと変えたという点で、いまなお画期的な仕事として残っている。

再構成は、損傷を 腹内側前頭前皮質 に集中させた。これは脳の前部の下方かつ中央にある領域で、両側性だが左側でより重かった。これが重要なのは、腹内側前頭前皮質が、それまでに別の患者や別の手法によって独立に、社会的行動、情動の調節、意思決定に関与すると示されていたからである。ゲージの症例は、事故から一世紀以上を経て、前頭前皮質が人格、社会的振る舞い、そして神経科学者が実行機能とひとまとめにする一群の能力をつかさどっているという考えの、損傷に基づく最初の証拠となった。

このような結果が何を立証でき、何を立証できないのかについて、ここで立ち止まっておく価値がある。一人の人間の一つの損傷、しかも生きた脳を画像化したのではなく頭蓋骨から再構成されたそれは、結論的というよりは示唆的である。そしてダマシオのチームはその点に慎重だった。この再構成の価値は、それが後の研究者たちを正しい近傍へと向かわせ、より明確で、より現代的な症例からすでに浮かび上がりつつあったパターンに合致したことにある。ゲージは前頭葉の理論を証明したのではない。彼はそれを始めたのである。

脳の前部は実際には何をしているのか

では、鉄棒が損なった実行機能とは何なのか。それは単一の働きではなく、前頭前皮質によって統合された、互いに関連する一群の働きである。2013年に Annual Review of Psychology に掲載された影響力ある総説のなかで、発達心理学者のアデル・ダイヤモンドは、この分野を四つの中核的能力を軸に整理した。それぞれが脳の前部に主要な解剖学的拠点をもち、それぞれが少なくとも部分的には、専用の実験課題によって測定可能である。

第一は 作業記憶 であり、情報を心にとどめて操作する能力、つまりペンを取ろうと手を伸ばすあいだ電話番号を頭のなかに保っておくために使う、心の中のメモ帳のことだ。第二は抑制制御であり、自動的な、あるいは誘惑的な反応を抑え、より適切な反応を優先させる能力で、これがあるおかげで私たちは頭に最初に浮かんだことを口走らずに済む。第三は認知的柔軟性であり、状況の変化に応じて規則、視点、戦略のあいだを切り替える能力である。第四は計画立案であり、これらの能力を将来の目標に向けて結集することだ。読書も、仕事も、友情も、自制も、すべてこの静かな機構に支えられている。だからこそ、その喪失はちょっと見ただけでは気づきにくく、長い目で見れば人生を破壊しかねないほど深刻なのである。

前頭前皮質の内部にある二つの領域がこの働きの多くを担い、互いに協力している。背外側前頭前皮質は、ブロードマンの9野と46野に対応し、作業記憶と計画立案の典型的な座である。その役割は、パトリシア・ゴールドマン＝ラキックの遅延反応課題の実験で、ほとんど細胞一つひとつのレベルで示された。その実験では、動物が記憶した位置を心にとどめておかねばならない数秒のあいだ、個々のニューロンが発火し続けたのだ。前帯状皮質は、ブロードマンの24野と32野に対応し、これに対して葛藤の監視役として働く。この役割は、2001年に Psychological Review に発表されたマシュー・ボトヴィニックらの論文で定式化された。分業ははっきりしている。前帯状皮質は二つの反応が競合しているときにそれを検出し、その葛藤を正しい反応の側に解決するために背外側前頭前皮質を動員する。

前頭前皮質の働きをとらえる検査

実行機能は通常の観察では目に見えないので、神経科学はそれ自身の姿を現させる巧妙な課題をつくり上げてきた。最も有名なのは、1935年にJ・リドリー・ストループが考案した色名干渉課題である。色のついたインクで印刷された色の名前を見せられ、その語を読むのではなくインクの色を答えるように求められる。一致試行ではこれはたやすいが、不一致試行、たとえば「赤」という語が青いインクで印刷されているような場合には、読むという自動的な習慣が、与えられた課題と衝突し、目に見えてゆっくりになる。たいていは百から二百ミリ秒ほどだ。そのわずかな遅れこそが実行制御の代償であり、前帯状皮質が葛藤を察知し、背外側前頭前皮質が読みの反射を抑え込むのにかかる時間である。

第二の古典的な検査が、1948年にグラントとバーグによって導入され、1970年代から1980年代にかけてヒートンによって洗練されたウィスコンシン・カード分類検査である。参加者は、たとえば色によって、形によって、あるいは数によって、といった規則に従ってカードを分類するが、その規則は決して教えられず、各カードのあとに与えられるフィードバックからのみ学んでいく。続けて十回正しく分類すると、規則は予告なしに変わる。健康な参加者はその変化に気づき、適応する。前頭葉に損傷のある患者は、固執と呼ばれる特徴的な失敗を示す。フィードバックがもう間違っていると何度も何度も告げているのに、古い規則のまま分類を続けてしまうのだ。この検査は認知的な非柔軟性を目に見えるものにし、前頭前皮質の損傷を見分ける標準的な臨床所見の一つとなっている。

これらの課題の背後には、脳がそもそもいつ実行機能の機構を働かせるのかについての、より広い理論がある。神経心理学者のティム・シャリスは、1986年のドナルド・ノーマンとの共同研究を土台とし、1988年の著書 From Neuropsychology to Mental Structure でその考えを十全に展開して、二つのシステムを区別した。日常的でよく習熟した行動は、彼が競合スケジューリングと呼んだものの上で動く。これは監督を必要としない自動的な行為選択の過程で、見慣れた道を通って家までたどり着かせてくれる自動操縦装置である。新しい状況、つまり計画を立て、問題を解決し、あるいは誤りを正さねばならない場合には、代わりに監督的注意システムが呼び出される。これは前頭前皮質に宿る実行の監督者である。この見方によれば、ゲージの鉄棒が損なったのは日常的な動作ではなく、その監督者だった。

怪物になった男という神話

ここで、慎重な版の物語は、世間に広まった版から鋭く分かれていく。たいていの人が抱いているフィニアス・ゲージのイメージは、傷によって取り返しのつかない粗暴な人間へと変えられたまっとうな男、すなわち口汚く、当てにならない、一瞬で作り出された教科書どおりのサイコパスというものだ。そのイメージは、ハーロウが実際に報告したことを誇張しており、ところによっては端的に歪めている。ゲージが変わったことに疑いはない。友人たちが彼を「もはやゲージではない」と感じたというハーロウの有名な一節は、気質と社会的振る舞いにおける現実の、そして重大な変化を反映している。しかし変化は破滅と同じではない。

事故の後の数年間、ゲージは働いた。それも単純な肉体労働ばかりではなかった。1852年から1859年まで、彼はチリで駅馬車の御者の仕事に就いていた。これは馬を御し、運行表を守り、乗客と金を扱い、長い行程のあいだ他人と協力することを要する骨の折れる職業であって、計画も自己調節もできない男にできる仕事ではまったくない。歴史家のマルコム・マクミランは、2000年の著書 An Odd Kind of Fame のなかで、この症例が一世紀半にわたって、しばしばハーロウを一度も読んだことのない書き手たちによって、いかに着実に誇張されていったかを跡づけた。マクミランはまた、ゲージが時とともにいくらか社会的機能を回復したかもしれないという断片的な手がかりを集めている。それは、損傷後の脳が示す適応の能力について私たちがいま知っていることと符合するものだ。

この修正が重要なのは二つの理由による。第一に、知的誠実さである。実在した一人の人間は、都合のよい戒めの寓話としてではなく、ありのままの姿で記憶されるに値する。第二に、科学的な正確さである。前頭葉が道徳的性格の固定された座を保持していて、それが一瞬かつ永久に破壊されたのだと語る物語は、神経科学を取り違えている。前頭前皮質が支える能力は、程度の差をもって障害されうるし、その人の人生や習慣の残りの部分と相互に作用し、ときには部分的に回復することもある。駅馬車の出てくる、あの雑然としたゲージの本当の物語のほうが、神話などよりずっと多くを教えてくれるのである。

要点のまとめ

1848年9月13日のキャベンディッシュでの事故、すなわち1.1メートルの突き棒がフィニアス・ゲージの頭蓋骨と脳の前部を貫いたこの出来事は、人がこの領域を失っても言葉と記憶と運動を保ちながら、より微妙なかたちで変化しうることを示すことによって、前頭葉の科学的研究の扉を開いた。ハンナ・ダマシオらは1994年の Science の再構成で損傷を腹内側前頭前皮質に局在させ、ゲージを、前頭前皮質が人格、社会的振る舞い、そして実行機能をつかさどるという考えの、損傷に基づく最初の症例とした。実行機能とは一群の働き（作業記憶、抑制制御、認知的柔軟性、計画立案）であり、作業記憶と計画立案については主として背外側前頭前皮質に、葛藤の監視については前帯状皮質に拠点をもち、両者は協力しあって、帯状皮質が競合する反応を検出し、それを解決するために背外側皮質を動員する。これらの能力は、1935年のストループの色名干渉課題や1948年のウィスコンシン・カード分類検査といった課題によって目に見えるものとなり、理論的には、日常的な競合スケジューリングと前頭前皮質の監督的注意システムとを区別したシャリスの考えによって整理される。そして最後に、ゲージを一瞬で、取り返しのつかないサイコパスになったとする世間のイメージはハーロウの記録を誇張している。なぜならゲージは1852年から1859年までチリで駅馬車の御者として働いていたのであり、この症例は、マクミランの An Odd Kind of Fame が記録するように、証拠をはるかに超えて神話化されてきたからである。