【2024年版】前頭眼野とサッカードのリハビリテーション：脳卒中後の眼球運動回復アプローチ

本日は前頭眼野について解説したいと思います。この動画は「リハビリテーションのための臨床脳科学シリーズ」となります。

前頭眼野とは？

前頭眼野 (Frontal Eye Field; FEF) の位置

前頭眼野 (FEF) は、前頭前野のブロードマン8野に位置し、運動前野の吻側および外側の眼窩皮質の背側に存在します。解剖学的には、前頭葉の中前頭回の前部にあり、この領域は随意的な眼球運動、特にサッカード（急速眼球運動）の制御において中心的な役割を果たします。

血液供給

前頭眼野 (FEF) への血液供給は主に中大脳動脈 (MCA) の枝によって行われます。特に、中前頭回の前部に位置することから、MCAの前頭前枝が主要な供給源です。

ただし、個人差があることを考慮する必要があります。たとえば、前大脳動脈 (ACA) の領域がより外側に広がっている場合、ACAも前頭葉の内側および上面の一部、さらにはFEF領域の一部にも血液を供給する可能性があります。

神経ネットワーク

• 脳幹への直接投射: 前頭眼野は、傍正中橋網様体や中脳などの脳幹領域に直接投射を行います。これらの領域には眼球運動を司る運動ニューロンが含まれており、FEFからの投射は眼球運動の実行に直接関与しています。

• 上丘との接合: 前頭眼野は、中脳の上丘に直接投射を送っています。上丘は頭部と眼球の向きを決める重要な役割を果たし、サッカード眼球運動の媒介に寄与します。

• 視覚野との相互接続: 前頭眼野は、視覚皮質のさまざまな領域と相互接続しています。この接合により、視覚情報と運動指令の調整が可能となり、空間的注意の集中や視野内の対象物の識別をサポートします。

• 頭頂葉との連携: 頭頂葉の眼領域 (Parietal Eye Field; PEF) は空間情報の統合に寄与し、眼球運動と空間的注意の誘導に関与しています。FEFとの相互作用により、これらの機能が調整されます。

• 他の前頭前野領域との相互作用: 前頭眼野は、他の前頭前野領域とも相互作用し、眼球運動の計画や意思決定に関与する可能性があります。
  

 MRIのポイント

• 前頭葉の位置確認: FEFは前頭葉の中心溝の吻側（手前側）に位置しています。前頭葉の位置を確認する際には、MRI画像で中心溝の吻側を意識します。

• 中前頭回の特定: 前頭葉内で重要なのは中前頭回です。これは上前頭溝と下前頭溝の間にあり、FEFは中前頭回の前部に位置します。

• 解剖学的多様性と非対称性の考慮: 脳の解剖学的構造には個人差があるため、FEFの位置は全ての人で同じではありません。場合によっては、左右の半球間で非対称性が見られることもあります。
  

前頭眼野（FEF）の役割

今回ピックアップする論文はこちら！
The cortex is in overall control of ‘voluntary’ eye movement – PubMed (nih.gov)
2015年にNatureに掲載されたPougetらの研究によれば、脳皮質全体が「随意的」眼球運動の総合的な制御に関与しています。

FEFは何をするのか？:
FEFは、サッカードと呼ばれる特定の種類の眼球運動の「司令センター」のような役割を果たしています。サッカードとは、視点を迅速に移動するための目の急速でぎくしゃくした動きのことです。ここからは、船長の例を使って、FEFの役割をわかりやすく解説します。

• 視覚誘導性サッカード: これは、すでに見ているものに視線を向けるための眼球運動です。たとえば、船長が灯台を見つけ、すぐに船をそこに向けて操縦するようなものです。

• 予測性サッカード: これは、何かが現れると予想される場所に視線を向けるときの眼球運動です。船長が地図に基づいて特定の場所を予期し、そこに船を向けることに似ています。

• 記憶誘導性サッカード: 以前あったが、現在は見えない場所に視線を移すときの眼球運動です。船長が以前のランドマークを覚えていて、そこに船を向けるようなものです。

• アンチサッカード: 突然の閃光を見たときに、逆方向に視線を動かす眼球運動です。船長が一方向の閃光を見て、反対方向に船を操縦することに似ています。

• FEFと反射性サッカード: FEFは多くの機能を果たしますが、反射的で視覚的に誘導されるサッカードの主要な司令塔ではありません。これらの反射的な眼球運動は、主に脳の他の部分（乗組員）によって処理されます。

• 追跡眼球運動: FEFは、動く物体を追うスムーズな追跡眼球運動（pursuit eye movement）の制御にも関与します。たとえば、船長が移動するボートをスムーズに追跡するように、動く物体を目で追う動作です。この際、皮質、側頭頭頂葉後部、小脳などの他の脳領域と協調して働きます。
  

観察ポイント

眼球運動の観察

前頭眼野（FEF）は、視線の移動、固視、サッカード運動などの自発的な眼球運動を制御します。
以下の観察ポイントに注意し、臨床での評価に役立ててください。

1. 眼球運動を開始できるか？
   FEFは視線や眼球運動の随意的制御に関与しています。新しい物体や人物が視野に入った際に、素早く視線を移すことが困難な場合、FEFの機能障害が疑われます。

2. 眼球運動を制御できるか？
   不要な眼球運動の抑制にもFEFは関与しています。例えば、アイコンタクトを維持することが困難だったり、眼球が不随意にふらついたり痙攣したりする場合、FEFの機能低下を示唆します。

3. 目と頭の協調運動はできるか？
   動く物体を目で追うスムーズな追跡眼球運動や、話しかけてくる人の方を向くなどの目と頭の協調運動が苦手な場合、前頭眼野の障害が考えられます。

4. 読書は可能か？
   読書にはサッカード眼球運動が必要です。読書中に頻繁に場所を見失ったり、行を読み飛ばしたり、頭を過度に動かしたりすることで問題が生じる場合、FEFの障害を疑うべきです。

5. 空間に注意が向けられるか？
   前頭眼野は空間的注意の制御にも関与しています。視野の片側（特に脳の損傷と反対側）に無視が見られる場合、半側空間無視が疑われます。
   

関連論文の紹介

• 前頭前野による神経の選択とサッケードの制御
  Schall JD. The neural selection and control of saccades by the frontal eye field. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2002 Aug 29;357(1424):1073-82.
  この論文は、衝動性眼球運動のターゲット選択と生成の制御に関わる神経プロセスへの新たな洞察を提供しています。前頭眼野がどのようにサッカードを選択し制御するかについての詳細な研究です。

• 眼球運動と空間注意の制御
  Moore T, Fallah M. Control of eye movements and spatial attention. Proc Natl Acad Sci U S A. 2001 Jan 30;98(3):1273-6.
  目の動きと空間的注意の制御に関するこの研究は、目の動きの計画と視覚空間的注意の方向性との関係を探究し、これらのプロセスが重複する脳メカニズムを共有しているという仮説を支持しています。

• 読書におけるサッカード運動の重要性
  Keith Rayner (1978). Eye movements in reading and information processing.　
  レイナーの古典的な研究は、読書における衝動性の眼球運動がいかに重要であるかを示し、読書中の場所を失うことや行を追跡することの難しさなどの問題について議論しています。

興味がある方はぜひこれらの論文を読んでみてください。

臨床へのヒント

サッカード・トレーニング

サッカードトレーニングは、視線をある地点から別の地点に素早く正確に移動させる訓練です。
以下の方法で実施できます。

• 壁に目印を設置: 壁に2つの目印を置き、それらの間で目を素早く移動させる練習を行います。
• 動くオブジェクトを追跡するゲーム: コンピューター画面上で動くオブジェクトを追跡するゲームを用いてトレーニングを行います。
  

視覚操作トレーニング

視覚操作トレーニングは、視野全体の情報に注意を向け、それを処理する能力を向上させることを目的としています。

• 図形や文字を探すゲーム: ページに散らばった図形や文字を順番に探すゲームを行います。
• 物体を順番に視認する活動: 部屋の中にある異なる物体を順番に視認する活動を実施します。
  

読書練習

読書練習は、サッカード眼球運動の改善を目指した訓練です。

• 大きな文字の本や雑誌を読む: 読みやすい大きな文字で構成された本や雑誌を使用します。
• 文字のサイズが徐々に小さくなる書籍やアプリを使用: 読書素材として、文字のサイズが徐々に小さくなる書籍やアプリを利用します。
  

家事での練習

日常の家事活動を利用して、眼球運動の練習を取り入れることができます。

• 掃除中に視点を移動: 掃除を行う際、掃除する順序を決めて、それに従って視点を移動させる練習を行います。
• 物を棚に戻す際の視線の追跡: 物を取るときの手の動きを目で追い、目的の場所を視認しながら棚に戻す練習を行います。
  
  

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  新人が陥りやすいミス

• 眼球運動に無頓着: 多くの療法士は、学校教育で眼球運動に関する積極的な評価やトレーニングを受けていないため、ADL（Activities of Daily Living）や機能訓練において眼球の動きを確認しないことが多いです。この点には注意が必要です。
  

前頭眼野 (FEF) とその臨床関連性について提供される詳細な情報の理解を確認するために、ここに 10 の質問があります。

登場人物

• 療法士：金子先生
• 患者：丸山さん

ストーリー

初回セッション：評価と課題設定

リハビリ室にて、セラピストの金子先生は、脳卒中後に眼球運動の問題を抱える患者の丸山さんを迎えます。
丸山さんは、視線の移動に苦労しており、日常生活においても不便を感じています。

金子先生：「丸山さん、今日はまずお身体の状態を確認し、次にどんなリハビリが有効かを一緒に考えていきましょう。まずは、眼球運動の評価から始めますね。」

金子先生は、まず丸山さんの眼球運動の評価を行い、サッカードや追跡眼球運動のパフォーマンスを確認しました。彼女は、視線の素早い移動やターゲットの追跡に苦労し、空間的注意の制御が難しいと感じていることが観察されました。

リハビリ目標の設定

評価を終えた後、金子先生は、丸山さんのリハビリテーションの目標を設定しました。彼女の主な課題は、掃除をする際に視線が十分に動かないことと、空間全体に注意が向かないことで、動作をスムーズに行えないことでした。そこで、リハビリ目標は「部屋を掃除機で掃除する」ことに設定しました。

金子先生：「丸山さん、今日の評価をもとに、今後のリハビリの目標を『部屋を掃除機で掃除する』ことにしましょう。視線の移動や注意を向ける力を改善していくことで、日常生活の質を向上させることを目指します。」

リハビリの計画と実施

金子先生は、丸山さんのリハビリのための計画を次のように立てました。

1. サッカード・トレーニング

2. 視覚走査トレーニング

3. 日常生活での応用トレーニング

詳細な実施内容:

1. 目標物の間での視線移動練習

• 設定: 丸山さんの正面に、異なる高さや距離に複数の目標物（色の異なるボールやシールなど）を配置します。
• 練習内容: 丸山さんには、指定された目標物を目で迅速に移動しながら見るよう指示します。例えば、目標物Aから目標物B、次にCといった順番で視線を移動させます。
• 強度の調整: 最初は2～3個の目標物で行い、慣れてきたら目標物の数を増やしたり、目標物をランダムに指定して視線を素早く移動させる練習に発展させます。

2. 動くオブジェクトを目で追うゲーム

• 設定: 軽いボールやスティックに付けたぬいぐるみなどを使用し、視覚と反応の速度を鍛えます。
• 練習内容: 丸山さんは座った状態で、トレーナーがボールをゆっくり左右に動かしたり、上下に移動させたりするのを目で追います。動きのスピードや方向をランダムに変化させ、丸山さんが素早く反応し、視線を的確に追従できるようにします。
• 強度の調整: ボールの動きの速さを徐々に速くし、反応時間を短縮させることで、丸山さんの視覚反応速度を向上させます。

3. 視覚操作トレーニング

• 設定: 部屋の周りにさまざまな物体や目標物を配置します。
• 練習内容: 丸山さんは部屋全体を見渡し、順番に各物体に注意を向けるように指示されます。例えば、部屋の右側にある本から左側の植物、上に吊るされた物品などへと順に視線を移動させます。このとき、視野全体を意識的に広げるようにします。
• 強度の調整: 徐々に配置する物体の数を増やしたり、視覚的な障害物を加えることで、注意力と視覚認知能力を強化します。

4. 日常生活への応用トレーニング

• 掃除中の視線移動: 掃除機をかけながら、部屋の隅々に視線を送り、特定の場所にホコリがあるかどうかを確認する練習をします。視線を素早く移動させつつ、身体の動きと調和させます。
• 物を棚に戻す際の視線追跡: 物を棚に戻す作業を行う際、物の位置や高さを正確に把握しながら視線を調整する訓練を行います。例えば、物を持ち上げた際に目でその動きを追い、棚に置く瞬間まで視線を保つように指導します。

これらのトレーニングは、視覚と身体の調和を意識的に行いながら、日常生活に適用することで視覚反応の精度や速度を向上させ、丸山さんの日常生活でのパフォーマンス向上を目指します。

結果と進展

数週間のリハビリを経て、丸山さんは徐々に改善を見せ始めました。サッカードトレーニングにより、視線の移動速度と精度が向上し、視覚操作トレーニングによって、空間全体に注意を向ける能力も強化されてきました。彼女は「掃除中に視線を動かすのが少し楽になった」と語り、家事の際の不便さが徐々に解消されていると感じています。

金子先生：「丸山さん、素晴らしい進展です！視線の動きがスムーズになり、家事が楽になったようで嬉しいですね。これからも続けて頑張りましょう。」

次のステップ

今後は、さらに日常生活の中での応用力を高めるため、以下のステップに進みます。

1. 複雑な環境での視覚トレーニング

多様な背景や複数のターゲットが含まれる環境で、視線移動や視覚的注意の練習を行うことで、視覚的な情報処理能力を強化します。

a. 視線移動の練習

• 多ターゲット課題：複数の物体を異なる位置に配置し、特定の順序でそれらを視線で追跡するトレーニングを行います。例えば、部屋の中に複数のカラフルな物を置き、それを指定された順に見つけ出す作業です。この課題は、視覚的注意の持続力とターゲット間の素早い視線移動能力を養います。
• 背景の変化を取り入れる：背景に動きや色の変化を加えることで、より複雑な視覚情報に対応できるようにします。例えば、窓の外の景色を見ながら特定のターゲットを探す練習や、テレビをつけて雑音の中で視覚的ターゲットを見つける練習などがあります。

b. 視覚的注意の持続力と柔軟性

• 動的な背景でのターゲット選別：背景が動くシーンや音のある環境で、特定の物体を選び出す練習を取り入れます。この課題では、環境が動的に変化する中でも視覚的な注意を持続させる力が必要です。

2. 認知機能と組み合わせたトレーニング

視覚的な課題に記憶力や問題解決能力を取り入れ、眼球運動と認知機能の統合的な強化を図ります。

a. 記憶力を活用したトレーニング

• 物の場所を覚える課題：特定の順序や位置に物を配置し、それを覚えてもらいます。その後、視線移動の練習をしながら、その物の位置や順序を再度確認させます。これは視覚的注意と記憶力を同時に鍛える方法です。
• 物の並び替え：例えば、5つの異なる物を並べ、その順番を変えて記憶させることで、視覚と記憶力、認知的柔軟性を高めます。

b. 問題解決を取り入れたトレーニング

• 視覚的パズルや迷路：視覚的なパズルや迷路を利用し、眼球運動と問題解決能力を同時に活用するタスクを行います。特定のパターンに従って視線を動かしながら解決を試みることで、視覚的な情報処理と認知機能の連携が強化されます。

3. 動的な状況でのリハビリ

動きながら視線を移動させることで、日常生活の動的な環境に適応する能力を高めます。

a. 歩きながらの視覚トレーニング

• 視線を移動しながら歩行：屋内や屋外での歩行中に、視線を特定のターゲットに移動させながら歩くトレーニングを行います。歩きながら異なる方向に目を向け、視覚的な注意を保ちながら歩くことで、歩行中の安全性が向上します。例えば、歩きながら壁に貼った色紙を順番に探していくなどの課題があります。

b. 動的な環境への適応力の向上

• • 物体を避けながらの移動：動く物体を避けながら移動する練習や、周囲の状況を確認しながら進む課題を取り入れることで、外出時の安全性が向上します。これは、混雑した場所や信号のある交差点などでの注意力を強化するのに役立ちます。

丸山さんと金子先生は喜びを分かち合いながら、次のセッションへのモチベーションを高めていました。リハビリは続きますが、確かな進展を感じながら日々の生活をより快適に過ごせるよう、これからも努力を続けていきます。

今回のYouTube動画はこちら

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