はじめに
 自閉スペクトラム症（autism spectrum disorders：ASD）は幼児期初期に現れ，興味の限局，社会的相互作用やコミュニケーションの障害がある．最近の脳機能画像研究によって集められた証拠は7-9)，脳の側化パターンが定型発達（typical development：TD）とは異なること，そして，それがASDにおける神経学的な機能不全の重大な側面を反映していることを示唆している15)18)20)21)25)28)．
 神経活動によって発生する周波数振動はさまざまであり，自発的な脳活動の顕著な特徴として，脳波計（electro encephalo graphy：EEG）や脳磁計（magneto encephalo graphy：MEG）によって計測される4)5)．これら膨大な数のニューロン間で調整された活動によって生じる振動22)31)32)は脳機能の状態を反映するとされている13)32)34)．そのため，神経の同調に障害があるとされるASDの神経振動を測定することは，ASDの病態生理を研究するのに適した方法であり，実際に，さまざまな研究においてASDにおける特異的な自発的な脳神経の振動が報告されている3)6)10)24)26)27)33)．
 脳の白質路における発達異常が起こるのは乳幼児期であることから37)，ASDにおける機能不全の発達に関する知見を得るためには，発達の初期段階における病態生理を研究する必要がある．われわれは最近，覚醒状態の就学前ASD児における脳の特異的な機能的連結を報告した18)19)．これらの予備的研究を行う際に，われわれは小児の脳活動について最適な記録ができるようにするため，できるだけ小児の脳の近くにセンサーが来るように，センサーを固定するデュワーの大きさを成人用よりも小さく設計した小児用サイズのMEGを開発した．この機械によって，ミリ秒単位で小児の大脳皮質の活動を精度よく計測することができるようになった．
 センサー空間の中で起こっている脳活動に関する空間解像度の点でMEGはEEGに勝っていることから，われわれの研究ではMEGを用いている12)．EEGの場合，頭表のセンサーによって記録される電気信号は両半球に広がる傾向があるが，MEGの場合，側頭葉で生じる磁界は同側の大脳半球側に配置されたセンサーのみに反映される傾向がある．このMEGの空間特性は，神経活動の側化を調べる研究においては特に利点となる．加えて，繰り返しになるが，本実験で使用した小児用MEGシステムは，従来の成人用MEGシステムでは難しかった，小児の両半球の脳機能の同時記録を実現できるように，小児の頭の大きさに合わせた小さなデュワー全体にMEGセンサーを広げて配置して，小児の脳機能測定に最適化してある17)19)38)．
 ASDは非定型な脳の発達パターン7-9)と脳の側化15)18)20)21)25)28)がみられるといわれることから，ASDの皮質発達における病態生理を研究することは重要である．しかし，ASD児の生理学的な脳の側化に関してはあまり研究が進んでいない．そこでわれわれは，ASD児の自発脳磁，すなわち，MEG振幅がTD児とは異なる半球間の非対称性を示すと考え，それを実証するために行った研究内容14)を報告した．

I．研究の方法および結果
1．参加者
 臨床群は，金沢大学附属病院と富山県立病院で集められた38～92ヵ月のASD男児だった．臨床群の診断にはAutism Diagnostic Observational Schedule-Generic（ADOS-G）23)，Diagnostic Interview for Social and Communication Disorders（DISCO）36)，DSM-IVを用い，それらの使用経験が5年以上ある精神科医と臨床心理士によってMEGの実験前に診断された．さらに，Kaufman Assessment Battery for Children（K-ABC）16)も実施された．本研究に参加した全ASD児の内訳は，DISCOにより，小児期自閉症（24名），不定型自閉症（8名），アスペルガー症候群（6名）と診断された．また，ADOSで自閉症と診断されなかった場合でも，DSM-IVとDISCOの両方でASDとなった場合は本実験のデータに含めた（38人中10人）．
 対照群は，36～97ヵ月のTD男児で，行動や言語の発達に異常はみられなかった．すべてのTD児は日本語話者で，親への質問紙で得られた情報によると，発達，学習，もしくは行動上の問題は報告されなかった．スプーンを扱っているときに示した選好性に基づくと，小児の利き手は以下の通りである：TD児（右手=33名，左手=4名，両手=1名），ASD児（右手=30名，左手=2名，両手=6名）．表1に示した通り，この2群は年齢，K-ABCの得点，頭囲長において有意差は認められなかった．両親は研究実験におけるすべての知識を得たうえで，小児の本実験への参加を了承し，参加の前に，参加に関する承諾書に署名している．本研究は金沢大学附属病院倫理委員会の承認のもとに行われ，すべての手続きはヘルシンキ宣言に則って行われた．

2．記録
 全対象児は認知課題とMEG計測に2日に分けて参加した．初日は，認知課題に参加し，MEG計測環境に関する紹介も受けた．2日目は，MEG計測に関する説明を受けた後，実際にMEG計測を行った．MEGデータは小児用の多チャンネル（151チャンネル）超電導量子干渉計（superconducting quantum interference device：SQUID）全脳型同軸グラジオメーターMEGシステム（PQ1151R：横河電機株式会社・金沢工業大学製）を磁気遮蔽室（大同特殊鋼株式会社製）の中で用いて計測された．その際の測定条件は，0.16～200 Hzのバンドパスフィルターをかけ，1,000 Hzで計測した．計測中は，対象児はベッドに仰向けで寝て，スクリーンに投影されたビデオを見ていた．MEG計測の各セッションは，6分間であった．事前の聞き取りで対象児たちが好きなビデオをあらかじめ複数用意してあり，対象児は計測直前にその中から自分の好きなビデオを選んだ．MEG計測中，磁気遮蔽室内の対象児はカメラを通してモニタリングされていた．そして，われわれは，モニタリングによって確実に対象児がビデオを集中して見ていた期間のMEGデータを切り出し，分析することとした．MEGデータ分析はオフラインで，BrainVision Analyzer（Brain Products GmbH，Gilching，Germany）とMatlab（MathWorks，Natick，MA）を用いて行われた．MEGデータは500 Hzで再サンプリングされた後，2秒ごとに区切られた．そのうち，アーチファクトのない区間は人の手によって視覚的に選別されたが，その除去作業は個人が特定されないようにして行われた．各対象児につき，少なくとも40のアーチファクトのない区間（エポック）（80秒分）が得られた．各対象児の使用できる平均エポック数はTD児で43.3（範囲40～47），ASD児で43.4（範囲40～48）だった．このMEGを空間解像度1 Hzで高速フーリエ変換（FFT）にかけたのち，われわれの先行研究に沿って各チャンネルにおける相対パワー値として，以下の9つの帯域，デルタ（1.0～3.0 Hz），シータ1（4.0～5.0 Hz），シータ2（6.0～7.0 Hz），アルファ1（8.0～10.0 Hz），アルファ2（11.0～12.0 Hz），ベータ1（13.0～20.0 Hz），ベータ2（21.0～30.0 Hz），ガンマ1（31.0～59.0 Hz），ガンマ2（62.0～80.0 Hz）に分けた18)19)．われわれの仮説を検証するため，最初に，左右の側頭領域で対応する8つのセンサーで得られたデータから，上記の各帯域データを選んだ（図1）．今回の左右のセンサー群の距離（例えば，各半球の8つのセンサーのうち中央のもの同士の距離）は19.72 cmであり，この距離は左右半球の磁場が混入しない磁場伝播効果が発揮される最短のものである．このことからMEGがEEGに方法論として有利な可能性がある30)．われわれは左右半球に関するそれぞれの値として，各半球内で選ばれた8つのセンサーの相対パワー値を平均した．側化指数（laterality index：LI）は，以下の公式　LI=（L-R）/（L+R）を用いて各相対パワー値から計算された．なお，Lは左半球，Rは右半球の各センサーから得られた値を平均した平均相対パワー値である．

3．解析
 マン・ホイットニーのU検定を用いて，ASD群とTD群の各周波数帯域におけるLIを比較した．そして，スピアマンの順位相関を用いて，ASD群とTD群のLIと月齢の相関を評価した．9帯域の多重比較を補償するため，アルファレベルを0.0056（0.05÷9）とした．さらに，補完的方法として，ASD群とTD群の間の生理学的計測値（例えばLI）の違いやASD群とTD群のLIと月齢の間の相関を探索するために，タイプ1の過誤が増える危険性もあるが，0.05のアルファレベルも用いて検討した．

4．結果
 1）ASD群とTD群における側化指数
 図2に示したように，ボンフェローニ補正後，マン・ホイットニーのU検定により，TD群ではASD群よりもシータ1帯域が右半球で有意に強かった（z=-3.29，P≦0.0056）．アルファレベルとして0.05を用いた場合，タイプ1の過誤が増加する危険性はあるが，群間でいくつかの違いがみられた．デルタ（z=-2.39，P≦0.05），シータ1（z=-3.29，P≦0.05）とアルファ1（z=-2.00，P≦0.05）の各帯域において有意に右半球の振幅が強かった．それ以外の帯域では群間に違いはみられなかった．
 2）側化指数と月齢の相関
 ボンフェローニ補正後，スピアマンの順位相関ではLIと月齢の間に有意な関係性はみられなかった．タイプ1の過誤が増加する危険はあるが，アルファレベルが0.05の場合，図3で示すように，TD群では月齢に比例して，シータ1（ρ=0.338，P＜0.05），シータ2（ρ=0.442，P＜0.05），アルファ2（ρ=0.405，P＜0.05）の各帯域で左半球が強くなり，ガンマ1帯域（ρ=-0.449，P＜0.05）で左半球が弱くなるといういくつかの有意な相関がみられた．そして，TD群でもASD群でもともにどの帯域においても有意な発達的な変化はみられなかった．

表1

図1

図2

図3

II．考察―本論文の意義，苦労・工夫したことなどを含めて―
 本研究では，われわれが仮説を立てたように，小児用脳磁計（MEG）によってASD男児ではシータ1帯域の脳磁においてTD児とは異なる側化があることが示された．タイプ1の過誤の危険性は増加するが，アルファレベルを0.05とした場合，ASD男児の特異的な側化がデルタおよびアルファ1帯域でもみられた．この結果は，同様の年齢幅（就学前）と性別の小児に対して視覚的注意を与え続けるという類似の実験条件を用いた脳波（EEG）による先行研究の結果（ロシアとスウェーデンの例）と一貫していた33)．また，われわれの実験結果では，LIと月齢には有意な相関はみられなかったが，タイプ1の過誤の危険性は増加するが，アルファレベルを0.05とした場合，TD群に比べ，ASD群においてLIが異なる発達パターンを示した．そして，これらの結果は，MEG分析において単純かつ説得力のある方法で，空間的に20 cm離れたMEGセンサーによって示された．ASDの生理学的特徴を調べるために脳神経の振動を計測するのは理にかなっている．なぜなら，ASDは神経同調が障害され（例えば，脳部位内もしくは脳部位間が機能的につながっていないと報告されている）1)11)35)，いくつかの先行研究では，ASDにおける特異的な自発的脳神経の振動が報告されているからだ3)6)10)24)26)27)33)．しかし，EEGパワー解析を用いた先行研究の結果は一貫していない．これまでのASDに関する先行EEG研究の結果の不明瞭さは，上述のように，いくつかの原因に由来するものである33)．
 これらEEG先行研究の結果の乖離に関して，まず考えられる原因は，研究参加者の年齢幅（小児から青年まで）が広いことである2)10)．その他多くの精神疾患と比較したとき，ASDとの決定的な違いは，ASDは幼児期初期に現れることである．ASD児は脳や頭の大きさに関して，ASDにおける年齢に特有の脳機能異常を強く示唆するような非定型な発達経路をたどる7-9)29)．それゆえ，幅広い年齢層を平均すると年齢特有の異常さがぼやけるか，なくなってしまう．そして，この乖離の2つ目の原因の可能性としては，以前のEEGとMEGの研究における実験中の状態の違いがある．EEGとMEGで記録された自発的な脳活動由来の波形がそのときの運動状態に強く依存するにもかかわらず，先行研究の実験条件はかなり異なる．
 そのような先行研究における実験条件の多様さは，対象児の状態に起因する．例えば，5歳以下の小児を閉眼の状態でおとなしくさせておくことは難しいため，5歳以下の閉眼条件の小児を対象としたEEGもしくはMEGの先行研究はないが，閉眼条件のASD就学児のEEG研究はいくつか存在する3)6)．また，持続的に視覚呈示の助けを借りている5歳以下の小児は，3～5歳のASD児を含めて，無事に自発脳磁の違いを計測できている2)27)33)．そのようなさまざまな実験条件が，EEGとMEGにパワー解析を用いた先行研究における決定的でない結果を導いているのだろう．
 考察の冒頭で述べた通り，異なる国（ロシアとスウェーデン）の独立した2つのASD児に関する自発的な脳神経の振動について特筆すべき研究が行われた．両群とも同性（男性）で，ほぼ同じ年齢（3～8歳），さらに，持続的な視覚的注意が必要とされるよく似た実験条件下で行われた33)．このEEG実験の著者らは，ASDにおける自発的な脳神経の振動のよりはっきりとした特徴は，側頭およびその近接領域におけるデルタ，シータ，アルファの各帯域が半球間で特異な非対称性を示すことであると述べている．そして，これらの発見は，彼らの実験から2つの国の異なる対象集団によって確かめられている．
 これまでのASD児を対象としたEEG研究のいくつかにおいて，結果が一貫していなかったにもかかわらず3)6)10)24)27)33)，われわれを含む3つの独立したサンプル（ロシア，スウェーデン，日本）は，相対的に一貫した結果を示した．これら3つの実験間で用いられた質の異なる3つのASD対象集団から得られた結果が一貫していることは，それに寄与するであろう実験パラメータ（年齢幅，性別，実験条件）が似ていることに注目すべきである．

III．展望―今後の課題および方向性―
 本実験ではいくつかの制限事項が存在している．まず，われわれは，明らかな眼球運動が混入しているMEGデータを除去した．しかし，ビデオを見ている際に起こるサッケードが頻出する場合，そのデータを除去することで，ASD児とTD児の眼球運動の違いを反映できず，結果をゆがませる可能性がある．次に，われわれはMEG計測中にはビデオモニターを使って，対象児の頭の位置を測定しているので，目で見て対象児の頭の位置が明らかに最初と違っていた場合，その時間帯のMEGデータも同様に，相対パワー値解析から除外している．この先，このような頭の動きに関する定量化アルゴリズムを用いて，より信頼できる証拠を提供する予定である．そして，対象児が自分で選んだビデオに対してどれくらい注意を向けているのかということについて，われわれは評価していない．これらの条件は意識のある状態の小児を対象として達成するのは難しいが，今後，注意を操作する条件を用いることにより，より信頼できる証拠が得られるだろう．

おわりに
 本研究は，ASD男児の神経振動の中に機能的な半球側化における非定型的な発達的軌跡が反映されることをMEGで最初に報告した．それにより，小児用MEGを用いることにより，ASD男児の神経振動における特異的な機能側化33)に関する先行EEG研究の知見を広げた．

 なお，本論文に関連して開示すべき利益相反はない．

　謝　辞　この研究は文部科学省脳科学研究戦略推進プログラムおよび特別推進研究（研究番号24000012），一部で日本科学技術振興機構による援助を受けた．

 本論文は，PCN誌に掲載された最新の研究論文14)を編集委員会の依頼により，著者の1人が日本語で書き改め，その意義と展望などにつき加筆したものである．