臨界期は.私たちが何をいつ学べるかを決めるのでしょうか？神経科学者と社会科学者は.この重要な疑問に答えるために.子どもたちの脳を調査しています。
おもちゃ屋さんに行くと.未発達な計算力を高める美しいカードや.読み聞かせをするためのビデオ玩具.カラフルなソフトトイなど.乳幼児向けの知育玩具がずらりと並んでいるのを目にすることができます。 多くの場合.これらの製品には「3歳まで赤ちゃんの脳を『学習』で満たしてあげないと.赤ちゃんの可能性は十分に発揮されない」という「正確ではない」メッセージが込められているのです。
人生の最初の3年間が学習にとって重要な時期であるという考えは.1997年にホワイトハウスで行われた「幼児期の発達」に関する会議をきっかけに.人々の意識の中で爆発的に広まりました。 この会議では.幼児の脳は出生後も発達し続けるという神経生物学的な証拠に基づき.貧しい子どもたちが最初の3年間を含む子ども時代を通じて.正常で健康な学習体験をするためのさまざまなプログラムの必要性が指摘されました。
ボストンのハーバード大学医学部神経生物学教室の発達神経生物学者であるカーラ・シャズ教授は.「0〜3歳が学習に最も重要な時期だという神経生物学者はおらず.ここでは論理的断絶が起こっている」と述べている。
この会議のメッセージは誤解や誤用があったかもしれませんが.学習や社会的発達における臨界期の役割を科学的に理解する必要性を如実に示しています。 これは.脳が特定の情報を受け取ることに熟達するだけでなく.正常な発達を続けるために実際にその情報を必要とする「時間的な窓」と定義されます。 この臨界期には.脳の感覚器官.特に視覚の発達を詳しく説明します。 しかし.多くの神経科学者は.複雑な学習や思考に役立つ可能性のある脳機能の少なくとも一部には.独自の臨界期が存在するとも考えている。 例えば言語学習では.明確な臨界期が存在するという証拠が豊富にあります。 イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校のウィリアム・グリーノフ氏は.「人間の成長には.確かに臨界期がある」と言う。 人間の発達には臨界期があるが.臨界期がたくさんあるという考えを支持する証拠はほとんどない。”
科学者が同意しているのは.臨界期は存在するが.メディアが報道するほど明確ではなく.また教育玩具メーカーのように位置づけられるものでもないということだ。 どの臨界期も突然閉鎖されることはなく.徐々に停止していきます。 また.クリティカル・ピリオドが最初の3年間に限られるというわけでもなく.クリティカル・ピリオドがある学習タイプは.それぞれ異なるクリティカル・ピリオドを持っています。 多くの場合.その窓は完全に閉じることはなく.学習はより困難になるものの.大人になっても継続されるようです。 そのため.研究者は「敏感期」という言葉を好んで使っている。 基本は.語学や音楽は子どもの方が習得しやすいが.大人でもできるということだ。 シカゴ大学の小児神経学者であるピーター・ハッテンロチャーは.”科学では通常.真実は（2つの極端な見解の）間のどこかにあるものだ “と言う。
初期の洞察
ある脳の発達には.間違いなく臨界期があります。 最も有名な例は.1960年にハーバード大学のデビッド・ヒューベルとトーステン・ヴィーゼルが示したもので.子猫の初期に目を縫合すると.脳の視覚システムが脳の発達の主要な段階で視覚入力を逃すため.その目は永久に見えなくなることを明らかにした。 また.先天性の斜視や白内障を持つ子どもたちは.人間の視覚の発達に臨界期があることを示している。
この間.数十年にわたるさまざまな研究により.脳にはさまざまな種類の学習に対して敏感な時期があることもわかってきました。脳画像やその他の技術を用いて脳の変化を研究し.行動や学習と相関させる神経科学者たちによる証拠も出ています。 その他の証拠は.純粋に行動学的なもので.精神医学や教育学の研究に由来するものです。
この分野の研究でも.最初の3年間の重要性が強調されています。 例えば.1950年に行われた精神医学の研究によると.子どもは最初の1年間は母親や主な養育者に感情的に執着することが分かっています。 その後.多くの研究者により.安全かつ丁寧にケアされた赤ちゃんは.ケアラーを信頼して自分を守り育てること.そしてその赤ちゃんは二次ケアされた赤ちゃんよりも.その後の人生で他者とより良い関係を形成することが明らかにされました。 ネブラスカ州リンカーン大学の発達心理学者ロス・トンプソン氏は.「愛着」関係は人類の進化において乳幼児の生存に非常に重要であり.それが形成される臨界期は.もしかしたら その形成の臨界期は.発達中の脳にプログラムされていたのかもしれない。
愛着は.0歳から3歳までの子どもの情緒発達の重要な時期の研究の基礎となる重要な原理である。 しかし.トンプソン氏は.愛着が形成されるような通常の人間同士の接触がないまま.ルーマニアの孤児院で幼年期を過ごす子どもたちに関するいくつかの研究を紹介し.「愛着」の窓は我々が考えるより大きいことを示唆している。 4歳.5歳.6歳で「救出」された子供たちも愛着を形成することができます。 しかし.これらの愛着の多くは弱かったり不健康であったりするため.敏感な時期が徐々に閉じていくサインかもしれません。 しかし.本当の意味での閉鎖時間の証拠はなく.「本当の」敏感期とは呼べないとThompson氏は考えている。 ルーマニアの孤児院の研究から結論を導き出す際にもう一つ考慮すべきことは.これらの子どもたちは多くの点で恵まれておらず.彼らの「愛着」には他にも多くの実質的な理由があったかもしれないということである。
また.カリフォルニア大学のフランシス・キャンベルとアラバマ大学のクレイグ＆シャロン・レイミーは.最初の3年間の重要性を指摘する社会科学の研究を行いました。 彼らは.比較的貧しい家庭の子どもを対象にした1000以上の特別な教育プログラムを分析し.出生から就学前までこれらのプログラムに参加した子どもは.IQと学校の成績で（前年と比べて）著しい向上を示したことを発見したのです。 ラミーは.「3歳から5歳までに逃したチャンスは.後々埋め合わせることができないことが証明された」と言う。
複雑な外的条件が脳の発達に与える影響
脳が変化を起こすために.豊かな環境を必要とする臨界期を定義することは誰にもできません。 この時期は.子どもの発達と関連しているため注目され.幼児期に十分な教育が受けられない子どもたちに希望を与えることができるかもしれません。 子どもの発達の分野では.文化的に恵まれない子どもは.文化的に豊かな子どもよりも発達が遅いことが分かっており.また.初期の恵まれない環境の悪影響が.その後の豊かな環境で逆転する事例も指摘されている。 しかし.国立成育医療研究センターのジェームス・プレスコット氏は.こうした動物の飼育環境が脳の発達に与える影響が.子どもの場合と似ている可能性があるという証拠が急速に蓄積されてきており.真剣に検討すべき問題であると考えている。 飼育条件の違いで脳に異なる変化を見出したこの研究は.「子どもの脳の発達に影響を与えるのは.恵まれない環境だけ」という現在の通説を覆すものであり.注目に値すると同氏は考えている。
どちらのエンリッチメントも個体差があり.性別.遺伝的体質.栄養状態など他の要因との相互作用があることは間違いありません。 例えば.同じ産毛のマウスを個々の飼育環境に割り当てる作業は.脳の発達に関する最小限の遺伝的差異が.常に飼育環境の影響に干渉することを抑制するためである。 さらに.豊かな環境は.マウスなどの脳障害.栄養失調.甲状腺機能低下などの悪影響を取り除くのに役立つという証拠もある。Sackettは.劣悪な環境で飼育されたマウスが異常行動を示さないことがあり.飼育環境と相互作用してある程度動物の影響を受けないようにしている未知の要因があることを示唆していると指摘する。 これらの未知の要因を研究することで.バレンシアガの影響を軽減し.エンリッチメントの効果を高めるためのヒントが得られるかもしれません。
豊かな環境が脳に確かな影響を与えることは立証されましたが.その意義はまだ明らかではありません。 この「超マウス」は.より多くの神経接続を持ち.一般に.より複雑な脳を持つために.高度な能力を持つのでしょうか？ エンリッチメント後の脳の変化には.脳器官に何らかの有益な効果があることは.ほとんどの研究者が認めているが.行動変化研究においては反論があり.今のところ脳の変化が実験的に記録された行動変化の原因であるかどうかは定かでない。 そのため.幼少期の「豊かな」環境が脳に良い影響を与えるという研究結果が出たものの.特に中流家庭向けの教育用視聴覚製品など特定の製品については.その結果が誤って利用されているとブルワー氏は考えているようだ。 彼は.ほとんどの子どもたちにとって.通常の環境を超えた「特別な充実感」が多くの利益をもたらすという科学的な根拠はないと考えています。 中流家庭の親が子供に何を与えるべきかについて誤解しているだけでなく.社会の関心は.3歳では終わらない真に貧しい家庭のニーズからもそれているのです。 この考えを支持するために.彼は.乳幼児の環境を豊かにするための教育的支援を促進する動物実験を広く引用している。
それまでの20年間の研究で.Greenoughは.他のマウスやたくさんのおもちゃで遊べる.いわゆる「複雑な環境」で育てられたマウスは.（標準的な実験用ケージで単独で育てられたマウスに比べて）脳内に多くのシナプス神経結合を形成することを明らかにした。 しかし.Greenoughは.彼の研究は.いわゆる複雑な環境が実際にはマウスの通常の成長環境に近かったので.エンリッチメントというより実験的剥奪であったと述べている。 彼は.今回の発見は.極端な剥奪が決定的であることを示唆していると言うが.通常の環境での追加刺激が本当に良いのかどうかについては強調していない。
Greenough氏はまた.今回の研究は.人間の幼年期の最初の3年間の充実した環境とは直接関係がないことを指摘した。彼のマウスが複合環境に入ったのは離乳後で.これは人間の2歳半から5歳にほぼ相当し.それらのマウスは思春期までそこに留まったからだ。 また.成体マウスに同様の環境を与えたところ.神経結合が増殖しました」とGreenough氏は言う。 「若い動物では.変化が早く.その大きさも大きく.その影響も簡単には失われません。 このような実験を見ると.「3歳までにすべてが終わる」という考え方が完全に覆されることに気づかされます。
結論として.豊かな環境がなぜ脳に影響を与えるのか.その影響は動物にとってどのような意味を持つのかという疑問に答えるには.脳の働きについてまだ多くの発見が必要である。しかし.脳の発達が動物の生育環境の豊かさと関連していることは間違いない。
学びの窓
ラミー・キャンベルとグリノフの研究が脳の学習準備に焦点を当てたものであるのに対し.他の研究者は音楽や言語など特定の技能に臨界期があるかどうかを検証している。 例えば.1995年に行われた音楽家の脳画像研究では.ドイツ・コンスタンツ大学のトーマス・エルバートとバーミンガム・アラバマ大学のエドワード・タウブが.弦楽器奏者の左手は（左利きではない音楽家と比較して）脳の触覚領域がより高度に表現されていることを発見しています。
研究者たちの主な結論は.音楽的な訓練によって反応を変える脳の能力は.大人になってからも続くというものだった。 しかし.12歳以前に訓練を受けた弦楽器奏者は.左手の感覚を司る脳領域が最も大きいことも判明し.このことは.人生の早い段階で音楽訓練を受け入れることができることを示していると考えられる。 両群間の総トレーニング時間の差は.脳組織の量的な違いを説明するには小さすぎる。
言語学習における脳の受容を観察してきた研究者たちは.訓練効果をコントロールし.若い脳が.ごく少数の年配の学習者が達成できるのと同じくらい流暢に言語を習得できることを.より明確に証明したと考えている。 つまり.言語習得には確かに敏感な時期があるのです。
ニューポートとニューヨークのロチェスター大学の認知科学者であるエリッサとその同僚は.より強力な行動的証拠をいくつか示している。 1980年代後半.米国に移住した中国人と韓国人46人を対象に.英語への統合年齢が3歳から39歳であることを調査した。 訓練効果を排除するため.研究者は被験者の英語の使用法を一致させ.一部語順や動詞の時制が正しくないなどの文法的な誤りを含む口頭録音を再生し.正しく発話できたかどうか尋ねた。
ネイティブの場合.このテストの難易度は低いのですが.移民の場合は.”米国に初めて来たときの年齢の関数として.正答率が系統的に低下している “ことがわかりました。 5歳以前にアメリカに来た人たちは.アメリカ人と同じようにうまくいったが.「その後の各グループは体系的に弱まり」.10代以降に移住した人たちの曲線は再び滑らかになった.とニューポートは述べている。 “臨界期はこういう形になる “と予想されるものです。
ニューポートによれば.人生の後半に英語を学ぶ人は.言語習得の臨界期が過ぎたからではなく.長年の母国語の経験が他の言語の習得に深刻な支障をきたしているからだと言うかもしれません。 それを見極めるために.ニューポートと夫のテッド・スーパラは.幼い頃に何の言語も学ばなかった聴覚障害者.聴覚障害者の両親がアメリカ手話（ASL）を使わず.5歳か12歳でろう学校に入学してASLを学んだ人たちの特別グループを対象に研究を進めた。 自身もろう者であるニューポートとスパラは.ASLを後から学び始めた学習者と.生まれたときにASL手話を学んだろう児を比較した。 トレーニングの影響を排除するため.テスト時に50〜70歳で.ASL使用歴が48年以上の人を選んだ。
ASLで文の構成と文の理解力をテストしたところ.第二言語学習の過程と同じような絵が見つかったという。 5歳までASLを使わなかった人は.生まれたときからASL環境にあった人に比べて平均点がやや低かったが.12歳まで学習を始めなかった人はさらに低かった。
言語発達に関する行動学的知見は.神経生物学によって裏付けられている。 オレゴンユージン大学の神経科学者ヘレンネビルは.2歳から16歳の間に英語を学び始めた中国人とスペイン人移民の脳組織を調べました。 脳画像を使って.ニューポートでも使われているような文法的な間違いのある文章を聞いたときの脳の活動パターンを観察した。 ネヴィル氏は.「たとえ4歳から始めたとしても.英語を学ぶのが遅かった人たちの間では.『新しい』文法に反応する脳の編成に違いが見られました」と述べている。 とネビルは言った。 4歳以前に第二言語を学んだ人では.反応はすべて通常の言語領域である左脳で起こったのに対し.それ以降に学んだ人では右半球の活動がより多く見られたのです。 このことは.言語学習の後期と初期では.脳の具体的な物理的表現が異なることを示唆している。
この結果は.ニューポートたちが文法能力を調べたときの結果と一致している。 しかし.文法は言語学習の一要素に過ぎず.他の要素には音韻論（言語の音）や意味論（単語の意味）があり.これらに感性期間は必要ないのです。 例えば.ネヴィル氏によると.文中の単語が一致しない意味を持つ「新奇な意味論」に対する人々の脳と行動の反応を観察すると.その言語を後から学んだ人も.先に学んだ人と同じような反応を示すという。 厳密な意味での臨界期や敏感期はないようです。
音韻のような言語の一面でさえ.学習の窓口が異なることがあります。 ある部分は非常に早い時期に習得しなければならないが.別の部分は.その後に習得することができる。
の部分は.長い時間をかけて徐々に改善することができます。 つまり.言語は単なるモノリシックな回路ではなく.ある部分には臨界期があり.ある部分には臨界期がないというようなシステムと同様である。
脳の基本原理
幼少期の脳の成熟はゆっくりであり.この成熟のペースが多感な時期のタイミングに影響しているとネヴィルらは指摘している。 例えば.シカゴのハッテンロッハーらは.さまざまな年齢の子どもの死後の脳の神経接続を研究している。 その結果.最初の1年間はほとんどの脳部位で神経結合が増殖し.その後は部位によって6〜12カ月から5年.15年と神経結合密度の高い時期があることがわかりました。 その後.神経接続のレベルが低下し始め.視覚領域が最初に神経接続を失い.次いで高次認知領域が成人のレベルにまで低下します。 デトロイトにあるウェイン州立大学のハリー・チュガーニらは.神経接続の増殖と消失を間接的に観察する方法として.ポジトロンCT（PET）画像を使って乳幼児の脳の代謝作用を測定し.同じ結論に達しました。
ハッテンローカーは.神経接続が増殖し始めるのを見たとき.この時点で脳領域の基本的な機能が形成されると指摘する。 例えば.視覚野の神経結合が増殖し始めると.子どもは両眼視をするようになります。 神経結合の刈り込みは.少なくとも「課題を容易に習得できる上限時間」と非常によく似た形で結びついているようだ。 例えば.言語学習にはそれぞれ異なる感受性時期がありますが.12〜14歳は一般的に言語学習のしやすさが低下し始める時期であり.脳の言語野の神経結合の密度や数が低下するのもこの時期だと思われます。
こうした相互関係にもかかわらず.神経科学者や心理学者の中には.明らかに敏感な時期のいくつかは.脳の物理的発達というよりも.累積学習それ自体と関係があるのではないかと指摘する人もいる。 カリフォルニア大学の心理学者アリソン・ゴプニックは.子どもは4歳になると.他人が自分とは異なる考えや視点を持っていることを認識するようになることを発見しています。 彼女の研究によると.この認識は.子どもたちが十分な経験を積み重ねてきたからこそ.必要なタイミングで行われるのだという。 例えば.「他の人は違う考えを持っている」ということを強調する特別なトレーニングを行うことで.これらの概念の習得を加速させることができたそうです。 これは.ある時期にあるスキルが出現することを証明するような「ある種の成熟事象」は脳には存在せず.新しいことを学べばより新しいことを学べるということを意味しているという。
問題は.少なくともある種の複雑な学習において.学習が成熟した脳の変化を促すのか.それとも成熟過程が学習のしやすさを制御しているのか.ということである。 これらの疑問は.さまざまな種類の学習と関連する脳の構造として浮き彫りにすることができます。 例えば.現在.子どもの言語学習を加速させるトレーニングが.脳組織の測定可能な変化につながるかどうかを実験している。また.いくつかの研究グループは.脳画像を使って.「愛着」形成を含む脳領域の組織変化を調べ始めている。 彼女は.どんな答えもあいまいにはならないと予測している。 私たちは.脳の仕組みのすべてを知っているのです。 その答えは.一人一人のシステムが違うということかもしれません。
概要
研究者が総力を挙げて学習における臨界期の役割を明らかにした結果.「若い脳は変化しやすいかもしれないが.年をとっても変化する能力は失われない」というテーマが浮かび上がってきたのです。 幼少期が学習にとって例外的な時期であることは明らかですが.何歳になっても学習への希望をあきらめる必要はありません。 実際.晩学期の学習メカニズムが幼少期と異なるかどうかは.研究によって明らかになるかもしれないとニューポートは言う。 これらの違いをよりよく理解することで.成人の教育プログラムを改善するためのさまざまなアプローチや戦略を思いつくことができるのです。 そしてそれは.何歳になっても学ぶ意欲のある人にとって朗報でしょう。