20世紀の大半において、科学者たちは成人の人間の脳は大部分が固定されていると信じていた。この見解によれば、脳は幼少期に発達し、成人初期に安定した形態に落ち着き、その後は生涯にわたって大きな変化を起こさないものと考えられていた。
今日、経験に応じて構造や機能を変化させる脳の能力である「神経可塑性」の概念は、脳科学の中心的な原理となっている。脳は生涯を通じて変化することができるが、それは無制限ではなく、即座にでもなく、また努力なしに起こるものでもない。
したがって、神経可塑性は脳を硬直したものでも無限に柔軟なものでもない、経験、努力、時間によって形作られる生きたシステムとして捉え直すものなのだ。
神経可塑性のルーツは 20世紀半ばにまで遡ることができる。1949 年、心理学者のDonald Hebbは、ニューロン（脳の神経細胞）間の接続は、それらが繰り返し一緒に活性化されるときに強くなると提唱した。
この原理は後に 「Hebbian learning」（ヘブ学習） として知られるようになった。当時、Hebbの考えは主に子供の発達に関連するものと考えられていた。成人の脳は依然として比較的変化しないものと考えられていたのである。
その仮説はその後、覆された。20世紀後半以降の研究では、成人の脳は学習、感覚入力の変化、あるいは身体的損傷に応じて再編成できることが示された。感覚の変化には、訓練、入力の喪失、または環境の変化による視覚、聴覚、触覚の変化が含まれる。
近年、脳画像技術の進歩により、研究者は生きた人間においてこれらの変化を直接観察できるようになった。これらの研究は、学習が 生涯にわたって脳の活動パターンと接続性を変化させる ことを示している。
神経可塑性は現在、稀な例外としてではなく、神経系の基本的な特性として理解されるようになった。それは年齢、遺伝、過去の経験、全体的な脳の健康によって形成される生物学的限界の中で、継続的に機能しているのだ。
脳はどのように変化するか
神経可塑性には、既存の脳細胞が互いに通信する方法の変化が含まれる。
新しいスキルを学ぶとき、特定のシナプス（ニューロンが互いに信号を伝達する微小な接合部）はより強く、より効率的になる。協力して働くニューロンのグループである神経ネットワークは、より良く組織化される。そのスキルに関与する脳領域間のコミュニケーションが向上するのだ。
細胞レベルでは、可塑性にはシナプス構造の変化、神経伝達物質と呼ばれる化学伝達物質の放出、そしてそれらの信号を受信する受容体の感受性の変化を伴う。つまり、それはニューロンが互いに通信する方法を変化させるのだ。
成人の脳のいくつかの領域、特に記憶に重要な役割を果たす海馬では、限定的ながら成体神経新生（新しいニューロンの生成）も起こる。ストレス、睡眠、身体活動などの要因に影響を受けるものの、ヒトにおけるその重要性は 依然として議論されている。
重要なことは、神経可塑性は経験に依存しているということだ。脳は、注意、努力、フィードバックを必要とする反復的で集中的かつ有意義な取り組みに応じて、最も確実に変化する。情報への受動的な曝露は、はるかに少ない影響しか与えない。
何が可塑性を強化し、弱めるのか
過去 10 年間で、研究により、脳の可塑性に大きく影響するいくつかの要因が特定された。
1. 練習と挑戦が不可欠である
能力を伸ばすような課題に繰り返し取り組むことは、高齢者であっても、脳の活動と構造の両方に変化をもたらす。
2. 身体運動は可塑性の最も強力な増強因子の一つである
有酸素運動は、ニューロンの生存を支え、シナプス接続を強化する脳由来神経栄養因子（BDNF）のレベルを上昇させる。定期的な 運動 は、より良い学習、記憶、および全体的な脳の健康と一貫して関連している。
3. 睡眠は脳の変化を定着させる上で重要な役割を果たす
深い睡眠中、重要な神経接続は強化され、あまり役に立たない接続は弱められる。これは 神経科学研究 で示されているように、学習と感情調整を支えている。
4. 慢性的なストレスは可塑性を著しく損なう可能性がある
ストレスホルモンへの長期的な曝露は、記憶に関連する脳領域における 神経接続の複雑さの減少 や、脅威処理システムにおける感受性の高まりと関連しており、学習と柔軟性を損なう。
可塑性が私たちに不利に働くとき
神経可塑性の最も重要でありながらしばしば誤解されている側面の一つは、それが価値中立的であるということだ。脳は、その経験が有益であろうと有害であろうと、繰り返される経験に適応する。
これは、慢性疼痛、不安障害、依存症などの状態が自己強化的になり得る理由を説明するのに役立つ。思考、感情、または行動の繰り返されるパターンを通じて、脳は役に立たないが深く根付いた反応を学習してしまう。このプロセスは不適応可塑性として知られている。
この洞察の希望的な側面は、可塑性を意図的に回復に向けることもできるということだ。認知行動療法などの心理療法は、特に 感情調整 に関与するネットワークにおいて、脳の活動と接続性の測定可能な変化と関連している。脳卒中や脳損傷後のリハビリテーションも同じ原理に基づいており、損傷した領域を補うために、反復的で課題特有の練習を利用する。
よくある誤解を解く
おそらく最も根強い誤解は、神経可塑性とは脳が急速に、あるいは無制限に変化できることを意味するというものだ。実際には、意味のある神経変化には、生物学的制約の中で、時間、反復、そして継続的な努力が必要になる。
もう一つの誤解は、可塑性が幼少期を過ぎると失われるというものだ。子供の脳は特に柔軟であるが、強力な証拠は 可塑性が成人期を通じて、そして高齢になっても続く ことを示している。
短期間の脳トレーニングプログラムが知能を劇的に向上させたり認知症を予防したりするという主張は、確固たる科学的証拠によって裏付けられていない。問題は、学習が挑戦的で、多様性に富み、実生活と結びついているときに、脳に意味のある変化が最も起こるということだ。
言語を学ぶ、定期的に運動する、楽器を演奏する、複雑な社会的交流に参加するなどの活動は、アプリベースのパズルを解くよりも脳を強化するのにはるかに効果的である。
つまり、脳トレゲームは楽しくて多少は役に立つかもしれないが、それはゲームをうまくプレイできるように訓練するものであり、全体的に思考力を向上させるものではない。
神経可塑性に対する私たちの理解は、Hebbの初期の考え以来、長い道のりを歩んできた。かつて不可能と考えられていたことは、今では 受け入れられた科学的事実 となっている。神経可塑性を受け入れるということは、脳が変化できることを認識すると同時に、その変化がいかにゆっくりと、選択的に起こるかについて現実的であり続けることを意味する。
1世紀以上前、スペインの神経科学者 Santiago Ramón y Cajal は、すべての人は自分の脳の彫刻家になることができると記した。現代科学は、この彫刻が決して本当に終わることはないことを示している。それは単に努力、忍耐、そして持続性を必要とするだけなのだ。