【2024年版】一次視覚野の役割とリハビリテーション方法を解説！MRI,CTから視覚認識の改善ポイントとは？

本日は一次視覚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。

一次視覚野とは？

部位

一次視覚野、またはブロドマン領域17は、脳の後頭葉、特に両半球の内側に位置する鳥距溝（ちょうきょこう）に沿って存在しています。この領域は、視覚情報の初期処理を担い、視覚系における最も基本的な受容野の特性を持ちます。

血液供給

一次視覚野（V1）は、主に後大脳動脈（Posterior Cerebral Artery, PCA）の鳥距枝によって血液供給が行われています。この鳥距枝は、後頭葉の内側を走行し、一次視覚野に酸素と栄養を供給します。PCAの血流低下や遮断は、視覚野に深刻な影響を及ぼすことがあります。

神経ネットワーク

視覚情報は、網膜から視神経、視交叉、視路を通り、視床の外側膝状体（Lateral Geniculate Nucleus, LGN）に伝わり、その後、V1へと伝達されます。
V1への入力は、LGNからの情報が大細胞経路と小細胞経路によって分離され、異なる層と副層に投影されます。大細胞経路は動きと低空間周波数の情報、小細胞経路は色と高空間周波数の情報を主に処理します。
V1のニューロンは、特定の視野内の受容野を持ち、エッジ、動き、光の強度のコントラストなど、視覚的特徴を検出するために組織化されています。

病態像

脳卒中
後大脳動脈の虚血性または出血性の脳卒中は、V1への血液供給を損ない、同名半盲（両目の視野の同じ側が失われる）などの視野欠損を引き起こす可能性があります。

皮質盲
V1の両側損傷によって引き起こされる皮質盲は、視覚皮質に起因する視覚喪失です。患者は目と視神経が正常でも視覚を持たない状態になります。この状態は、脳卒中、外傷性脳損傷、その他の神経疾患によって発生します。

てんかん
V1が位置する後頭葉で発生する発作は、幻覚やその他の視覚障害を引き起こします。後頭葉てんかんでは、閃光や視覚的なパターンなど、特定の視覚症状がしばしば観察されます。

画像読解のポイント

後頭葉

後頭葉は脳の最も後方に位置し、主に視覚情報の処理を担います。画像診断では、脳の後部に位置することから識別されます。CTやMRIでは、後頭葉の形態や信号強度の変化を評価することで、視覚機能に関連する病変（梗塞、出血、腫瘍など）の有無を確認できます。

鳥距溝（カルカリン溝）

鳥距溝は後頭葉内側面に位置する深い溝で、一次視覚野（V1）の解剖学的目印として重要です。V1はこの溝の上下に広がり、視覚情報の初期処理を行います。MRIの矢状断や冠状断で鳥距溝を明瞭に観察でき、その周囲の皮質の形態変化や萎縮を評価することで、視覚障害の原因を特定する手がかりとなります。

脳の内側面ビュー

脳の内側面ビューは、左右の大脳半球を正中矢状面で切断した視点であり、鳥距溝や周辺の皮質構造を詳細に観察するのに適しています。このビューでは、脳梁、帯状回、海馬などの内側構造も同時に評価でき、視覚系と他の認知機能との関連性を理解する上で有用です。

機能的MRI（fMRI）

fMRIは、視覚野の機能的活動を非侵襲的に評価できるイメージング手法です。被験者に視覚刺激を与えた際の脳活動の変化をBOLD（Blood Oxygen Level Dependent）信号として捉え、一次視覚野や視覚連合野の機能状態を可視化します。これは、視覚機能障害の病態解明や治療効果の評価に役立ちます。

論文トピック

同名半盲（HH）患者のリハビリテーション：代償戦略とその限界

代償戦略の限界

同名半盲（HH）患者は、視覚情報の損失に対応するために代償戦略を開発しますが、これらの戦略には限界があります。2009年の「Visual Rehabilitation Strategies for Homonymous Hemianopia」では、HH患者の治療法として、プリズム眼鏡、代償性サッカードトレーニング、視覚回復療法が紹介されています。これらの方法は患者の生活の質を改善することを目的としていますが、失われた視野を回復するわけではありません。

代償戦略の課題

1. スキャンと方向転換の効率性の限界
   HH患者は、頭や目を回転させて失われた視野をスキャンする戦略を取りますが、通常の視覚スキャンほど効率的ではありません。視覚情報を見逃しやすくなり、ナビゲーションや危険検出が困難になります。

2. 読解力への影響
   特に右半盲の患者は、読書に大きな困難を感じます。視野が狭いために系統的なサッカード（素早い眼球運動）を行うことが難しく、注視時間が増加し、サッカードの精度も低下します。これにより、読書のスムーズな進行が妨げられます。

3. 固視の安定性と精度の低下
   眼球運動を代償的に行うことで、固定の安定性が損なわれ、視覚目標に正確に焦点を合わせる能力が低下します。結果として、集中力が必要な視覚的タスクへの影響が生じます。

4. 認知負荷と疲労の増加
   代償戦略の使用は、通常よりも高い認知負荷を伴います。そのため、患者は精神的な疲労を早めに感じ、日常的な視覚タスクを行う効率が低下する傾向にあります。
   

バイオフィードバックトレーニング（BT）とリハビリテーション技術

バイオフィードバックトレーニング（BT）などのリハビリテーション技術は、これらの限界を克服するために設計されています。BTは、眼球運動制御と視野の再配置を改善し、残った視覚機能を最適化することを目指します。
このアプローチは、より効率的な代償戦略を指導し、患者の全体的な生活の質を向上させることを目的としています。

リハビリテーション技術の有効性

最近の研究では、リハビリテーション技術の効果が報告されています。2023年の三沢による「Innovative vision rehabilitation method for hemianopsia: Comparing pre- and post audio-luminous biofeedback training for ocular motility improving visual functions and quality of life」では、網膜中心傍の感度、視力、固定安定性、コントラストの改善が示されました。
これらの研究成果は、自然な代償戦略の限界を超え、患者の視覚機能を最大限に引き出すためのカスタマイズされたアプローチの重要性を強調しています。

観察ポイントと臨床のヒント

空間的位置特定

一次視覚野は、物体の空間内での位置を特定する役割を担い、私たち自身や他の物体に対する位置関係を理解する助けとなります。

観察のポイント

• 手を伸ばせるか：コップの水や食べ物、通話ボタンなどに手を伸ばす際、距離や方向を誤る場合、空間定位に問題が考えられます。
• 移動中の障害物の回避：物にぶつかったり、椅子に座ろうとしてうまく座れない場合は、空間定位の問題が疑われます。
• 他者との距離感：会話中に他者との距離を保てない場合、空間定位の困難さが関係している可能性があります。
• 着替えの動作：袖に腕を通す、ズボンに足を入れるなどの動作が苦手な場合、空間定位の障害が影響していることが考えられます。
  

臨床へのヒント

• 社会的距離認識トレーニング：ロールプレイを通じて、他者との距離を認識する練習を行います。
• 段階的衣服操作トレーニング：簡単な服から始め、ボタンや形が異なるアイテムに移行して、視覚認識のスキルを向上させます。
• 日常動作認識トレーニング：テーブルセッティングや食器棚からの取り出しなどを訓練に取り入れ、視覚的な空間認識を強化します。
  

関連論文
2023年トマッソ「Spatial Perspective and Identity in Visual Awareness of the Bodily Self-Other Distinction」
この研究では、視覚認識における空間的視点とアイデンティティの役割について調査しています。視覚が自己と他者の区別に果たす役割が強調されています。

方向識別

一次視覚野は、線や端、輪郭の向きを知覚する機能を持ち、環境内のパターンや形状の認識に必要です。

観察のポイント

• パターン認識：柄物の衣服やゲーム盤上の駒の柄を理解するのに苦労する場合、方向識別に困難がある可能性があります。
• 読書の難しさ：文字や単語の向きを認識する際に障害があると、読書に困難を感じることがあります。
• 物理的境界の認識：テーブルの端などを認識できない場合、物理的な境界の識別が困難な可能性があります。
• 装飾要素の認識：写真や壁紙の柄、芸術品を認識できない場合は、方向識別に問題がある可能性があります。
  

臨床へのヒント

• 環境認識トレーニング：写真の家族を指差して名前を言ったり、部屋の装飾を説明する練習を行います。
• 段階的読解訓練：大きなフォントから始め、進行に合わせて複雑なテキストに移行します。
• 形状・色識別トレーニング：シンプルな形や色から始め、段階的に複雑なパターンに移行してトレーニングします。
  

関連論文
2021年「Treatment using environmental enrichment for supporting rehabilitation following stroke and other brain injuries which do not get worse over time (non-progressive brain injury)」
このコクランのレビューは、環境を利用した視覚認識のトレーニングが、脳卒中後のリハビリテーションにおいて重要であるとしています。

運動検出

一次視覚野は、視野内での基本的な動きを検出する役割を果たします。

観察のポイント

• 混雑した環境での対応：混雑した場所で方向感覚を失う場合、動きの処理が困難な可能性があります。
• 動きを伴う作業への困難：飛んでくるボールをキャッチするなど、動きの予測を必要とするタスクで困難を感じる場合があります。
• 周辺視野の動きに気づけるか：周辺視野での動きに気づかない場合、安全面でのリスクが考えられます。
  

臨床へのヒント

• 視覚追跡の訓練：交通機関の通過を観察したり、スポーツ観戦やキャッチボールで目と手の協調を訓練します。
• 動き予測の訓練：テーブルテニスなど簡単な動きを伴うゲームで、動きの予測を鍛えます。
• 周辺視野の訓練：読書や料理中に周囲の動きを認識できるか確認し、周辺視野を使う練習を行います。
  

関連論文
2019年ラチェル「Effectiveness of Visual Scanning Compensatory Training After Stroke」
脳卒中後の視覚補償訓練の効果を比較し、複合トレーニングの有効性について検討しています。

色認識

一次視覚野は色の違いを区別する役割を果たします。

観察のポイント

• 色彩を認識できるか：色に基づいた指示に従うのが難しい場合、色彩認識の問題が考えられます。
• 色の取り違え：青を緑と誤認するなど、色の区別に困難がある場合、日常生活での混乱が生じる可能性があります。
• カラフルなものへの興味：色彩豊かなものへの関心が低下した場合、色認識に関連する問題が疑われます。
  

臨床へのヒント

• 識別トレーニング：顕著な色から始め、徐々に微妙な色の違いへと移行し訓練を進めます。
• カードやアプリの利用：色の名前を言うタスクなどを通じて、色の認識力を強化します。
• 明るい色を使った活動：アート制作などでカラフルなものに触れ、色認識の訓練を楽しみながら行います。
  

関連論文
2022年エリザベス「Rehabilitation of visual perception in cortical blindness – PubMed (nih.gov)」
皮質盲患者の視覚知覚リハビリに関するこの論文では、様々な視覚訓練が色の認識や区別に及ぼす影響について説明しています。

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

丸山さんは、キッチンでの料理中に器具や食材の識別に戸惑いがあり、物や場所の把握も難しいと感じています。金子先生は、丸山さんが安全に料理を楽しめるよう、次の3つのステップでリハビリを進めることを提案します。

金子先生：「今日はキッチンでの料理をテーマに、物の識別や場所の把握を確認しながら、実際の動作も練習していきましょう。」

丸山さん：「家で料理するのが好きだったので、リハビリを通じてまた挑戦できるのが嬉しいです。」

リハビリの計画と実施

以下のリハビリを進め、丸山さんのキッチンでの自立を支援します。

1. 形状や色の識別
2. 物や場所の把握
3. 実際の動作を通して練習

シーン1: 形状や色の識別

金子先生（丸山さんの前にトマトとピーマンを置きながら）
「まずは、これらのトマトとピーマンを見て、色や形の違いをしっかり確認してから手に取ってみましょう。色の違いを感じ取ることも大事です。」

丸山さん（戸惑いつつも慎重に見比べる）
「赤いトマトと緑のピーマン…形も少し違いますね。どちらも手に取ってみます。」

金子先生（満足そうにうなずきながら）
「いいですね。次に、ここにある白い砂糖と茶色の塩も見てみましょう。色の違いを確認して、それぞれ手に取ってみましょう。」

丸山さん（さらに注意深く見ながら）
「砂糖は白くて、塩は少し茶色いですね。違いが分かりました。」

シーン2: 物や場所の把握（キッチン周り）

（カウンターや棚に配置された調理器具や調味料を指さして確認する丸山さん）

金子先生（丸山さんに指示しながら）
「次は、キッチン周りの物の位置を覚えましょう。調理器具や調味料がどこにあるか、指で確認してみてください。例えば、こちらに置いた塩とコショウの場所を覚えて、次は手を伸ばして取ってみましょう。」

丸山さん（指を使いながら確認し、手を伸ばして調味料を取る）
「塩はここで、コショウは隣にありますね…手を伸ばして、取ることができました。」

金子先生（笑顔でうなずきながら）
「その通りです。場所の把握がスムーズになれば、次に必要な道具や材料をすぐに取り出すことができるようになりますね。」

シーン3: 実際の動作を通して練習

（トマトと包丁を用意し、実際の調理動作に移る）

金子先生（トマトを見ながら、包丁を手に取る）
「今度は、トマトを切ってみましょう。包丁の持ち方に気をつけながら、手を動かしてゆっくりと切っていきます。力を入れすぎず、少しずつ切っていきましょう。」

丸山さん（慎重に包丁を手に取り、トマトをゆっくりと切り始める）
「包丁を使うのは少し怖いですが、ゆっくりやってみます。少しずつ切れるようになってきました。」

金子先生（温かく見守りながら）
「焦らず、少しずつ進めていけば大丈夫です。調味料を使うときも、少しずつ量を調整して取り分けてみましょう。必要な分だけ取る感覚を身につけることも大切です。」

丸山さん（調味料を慎重に取りながら）
「少しだけ、慎重に使うように心がけます。次第に慣れてきました。」

結果と進展

ナレーション
数週間のリハビリを通じて、丸山さんはキッチンでの動作に少しずつ自信を取り戻し、料理への意欲も増してきました。器具や食材の識別、場所の把握、そして調理動作を習得することで、料理の準備がスムーズになりつつあります。

金子先生（満足そうに話しかけながら）
「丸山さん、調理器具や食材の扱い方がだんだん上手になってきましたね。次はもう少し複雑な料理に挑戦してみましょうか？」

丸山さん（自信を深めて）
「そうですね、少しずつですが、自分でも料理が楽しめるようになってきました。次はもっと難しい料理にも挑戦したいです。」

金子先生（微笑みながら）
「素晴らしいですね！次回は、さらに実践的な料理に挑戦してみましょう。丸山さんのペースで進めていけば、必ず上達しますよ。」

今回のYouTube動画はこちら

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