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研究の背景
チョムスキーが提唱する言語学の理論では、人間の言語能力を、文法や意味といった言語知識の異なる要素に対応した「モジュール」に分けている。脳における言語のメカニズムを理解するためには、これらの言語モジュールがその他の認知機能からどのように分けられるのかを明らかにする必要がある。本研究の目的は、他の認知機能と独立して働く文法処理のモジュールの存在を、脳科学から証明することである。
1861年にブローカが発話の障害を報告して以来、言語障害の症例がこれまで数多く蓄積されてきた。大脳皮質の言語野であるブローカ野とその周辺が損傷を受けると、話をすることが思うようにできなくなる。また、発話される文から文法的な要素が抜けてしまう現象が知られており、「失文法」と呼ばれている。1960年代に、アメリカのゲシュビントらは、失文法の原因がブローカ野を含む前頭葉の損傷であることを主張したが、この考えに異論を唱える研究者が多数現れて、論争が続けられてきた。
1980年代になって、文中に文法的な間違いがあるときに、脳波に一定の乱れが生ずることが報告された。しかし、脳波の技術では、脳のどこから信号が出ているのかを決めることができない。PET（ポジトロン断層撮影法）や機能的MRI（磁気共鳴映像法）といった脳機能イメージングの技術によって、さまざまな言語課題でブローカ野の活動が観察されるようになったが、その大半は単語の音韻や意味に関する課題だったために、ブローカ野の機能は依然としてよくわからなかった。文を使った研究でも、複雑な文にすればするほど言語野の活動が強くなることを示したのにとどまっていたので、言語ではなく、記憶などの認知機能の負荷が言語野の活動を高めるという可能性が残ったままであった。実際、単語を用いたさまざまな記憶課題で、左脳の前頭葉が活動することが報告されている。近年、人間で見られる記憶や数に関する認知能力がサルやチンパンジーでも観察され、言語能力を一般的な認知能力の延長としてとらえられる見方が支配的であった。
2000年に、我々のグループは、文法的な間違いを含む文と綴りの間違いを含む文を比較することで、文法判断に選択的な活動をブローカ野に見出した。この結果から、文法判断に必要な認知機能がブローカ野に関係していることがわかったが、一般的な認知機能がどの程度までブローカ野の働きに影響を及ぼすのかは未知の問題であった。
具体的な実験結果・考察
本研究では、言語課題と一般的な認知能力の課題を直接対比することを試みた。被験者は、日本語を母語とする右利き成人男性１６名であり、すべての被験者からインフォームド・コンセントを得た。実験に用いた課題は、次の４つである（図２参照）。
１）文法判断課題その１（主語）
「太郎は三郎が彼をほめると思う」という文の文節を順に0.5秒ごとに提示する。例文（使用した72文のうちの１つ）のように、すべての文は２つの固有名詞、２つの動詞、そして１つの代名詞からなる。この課題では一方の動詞に下線が引かれており、文を提示後に、この動詞（例では「思う」）と一方の固有名詞（例では「太郎」）がペアで現れる。被験者は、この固有名詞が動詞の主語であれば緑のボタンを押し、主語でなければ赤のボタンを押す。（例では緑が正解） |
２）文法判断課題その２（代名詞）
課題１と同じ文を同様に提示する。この課題では代名詞に下線が引かれており、文を提示後に、この代名詞（例では「彼」）と一方の固有名詞（例では「三郎」）がペアで現れる。被験者は、この代名詞が固有名詞を指し得るならば緑のボタンを押し、指し得なければ赤のボタンを押す。（例では赤が正解） |
３）文の記憶課題（文記憶）
課題１と同じ文を同様に提示する。この課題ではいずれかの単語に下線が引かれており、文を提示後に、この単語（例では「彼を」）ともう１つの単語（例では「三郎が」）がペアで現れる。被験者は、この２つの単語が文の提示順と一致しているならば緑のボタンを押し、一致していなければ赤のボタンを押す。（例では緑が正解） |
４）単語の記憶課題（単語記憶）
課題１と同じ文を名詞と動詞のグループに並び替えて提示する。この課題では、単語列を提示後に２つの単語がペアで現れる。被験者は、この２つの単語が単語列の提示順と一致しているならば緑のボタンを押し、一致していなければ赤のボタンを押す。（例では緑が正解） |
この実験の新しい点は、同じ単語のリストを使いながら、文法の知識を使って文の理解を判断する課題と、単語の提示順を覚える記憶課題を対比させるパラダイムにある。単語の記憶課題と文の記憶課題では、どちらも課題の要請は同じだが、単語の記憶課題は脈絡のない単語の羅列を覚えなくてはならないので、文の記憶課題や文法判断課題と比べて格段に難しい。言語が他の認知機能と比べて特別な働きを持たないならば、記憶の負荷や課題を解く際のメンタルな負荷が最も必要とされる単語の記憶課題において、言語野を含めた広い領域に活動が観察されるはずである。ところが、単語の記憶課題の方が文の記憶課題よりも強い活動を引き起こしたのは、頭頂葉から前頭葉にかけての一部の領域だけ（図１の緑色の部分）であった。これに対し、２つの文法判断課題と単語の記憶課題で脳の活動を直接比較したところ、左脳の前頭前野に強い活動が観察された（図１の赤色の部分）。さらに、文法判断課題と文の記憶課題を直接比較した場合でも、同じ領域が強く活動することを見出した。従って、左脳の前頭前野は、文法処理に基づく言語理解を担っていることが結論できる。
今回の成果のポイント
本研究では、一般的な認知機能の代表として記憶にスポットを当てる一方で、言語機能の中心として文法を位置づけて、両者を対比させた。心の主たる機能が記憶であることは、酒井邦嘉著
『心にいどむ認知脳科学−記憶と意識の統一論』（岩波書店、1997年）で解説されている。また、言語機能の核心が文法にあることは、同著
『言語の脳科学−脳はどのようにことばを生みだすか』（中公新書、2002年7月刊）で詳しく述べられている。本研究の成果は、「文法」という抽象的な概念が脳の中でどのように使われているかという疑問に対し、特定の大脳皮質の働きとして客観的に答えたもので、記憶などの認知機能では説明できない言語能力の座を特定したこの知見は、世界で初めてである。これは、基本的な脳の機能が人間とサルで同じであると考える大多数の脳科学者の常識を覆す、画期的な発見である。
研究成果の社会的意義
この研究は「脳を創る」という大きな目標を掲げた戦略的基礎研究推進事業の１つとして行われたものであり、脳のモデルを創るための基本的な枠組みを提案する。本成果の社会的意義は、次の３点に要約される。
| １）人間だけに備わる心の働きの解明。言語は、人間のみに存在する最高次の機能である。思考などのあらゆる知的機能が言語を介して行われていることを考えれば、言語機能の解明なくして心の働きはわからない。この研究成果が突破口になって、人間の人間たるゆえんである心の働きの解明が進むことが期待される。また、言語処理が人間の脳で特別な意味を持つことを初めてはっきりさせたことにより、人間をサルの延長としてとらえる人間観を大きく変革させることになった。 |
| ２）失語症や痴呆の発症機構の解明。失語症の研究で長年の論争であった「失文法」の問題に対し、脳機能イメージングの手法によって新しい知見を提供できたことは、医学の進歩においても重要な成果である。この成果は、脳の損傷部位と言語機能の関係を明らかにする手がかりを与えるだけでなく、痴呆のような全般的な知的障害と言語障害の関係を知る上でも役立つと期待される。さらに、言語障害の機能回復を研究する上で、ブローカ野周辺皮質の活動をモニターすることの重要性を示唆する。 |
| ３）新しい教育方法の提案。文法の処理が脳の機能として独立しているという今回の発見は、「言語の働きは、一般的な記憶や学習では説明できないユニークなシステムである」というチョムスキーの主張を支持する。また、文の理解と単語の羅列の記憶が、脳で全く異なる領域で処理されているという実験結果は、単語の丸覚え中心の語学教育から、語順の文法と理解を重視する言語習得法への移行を強く促すものである。このような新しいコンセプトの教育方法を提案することで、本研究は学校教育の改善に転機をもたらすと考えられ、教育学などの学問分野だけでなく一般社会の発展に寄与するであろう。 |
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