わかりやすく紹介します。運動学習と脳システム運動学習の神経メカニズム運動と感覚の統合ミラーニューロンと運動学習まとめ運動学習と脳システム運動学習というのは、スポーツにしろリハビリテーションにしても避けることのできないテーマだと思うのですが、これは果たしてどのようなメカニズムで成り立っているのでしょうか。今回の記事では運動学習についての代表的な研究を14本取り上げ、わかりやすい形で解説したいと思います。運動学習の神経メカニズム私達の脳はどのように発達するのか?脳の発達の3種類ヒトというのは他の動物と違って成熟するのにとても時間がかかる生物です。歩くことだけ考えても1年以上を必要としますし、これが話をしたりコミュニケーションを取ったり、人格を陶冶するという話になるとそれこそ数年から数十年の機関を必要とします。いった学習の間、私達の脳は様々に形態を変えながら私達をバージョンアップさせていくのですが、神経生理学的にはこのような発達は具体的にどのような変化として示されるのでしょうか。この論文は、脳の発達について論じた総説論文になります。humansこの論文によると脳の機能的な発達というのは大きくは3種類に分けられるようです。一つは添付図aのように脳のある領域そのものが時間とともに成熟して、何らかの機能が現れるようなもの、もう一つは添付図bのように脳の領域同士のネットワークが出来上がることで、何らかの機能が現れるようなもの、さらにもう一つは運動学習に見られるように学習初期と後期で主役になる領域が入れ替わるようなものがあり機能発達における私達の脳の変化はこれら3種類のいずれかにあたるではないかということが述べられています。私達の脳は経験によって形作られていきますが、こういった経験は脳内の様々なつながりや関係性を変化させて、私達の有り様を変えていくのかなと思いました。普段あたりまえだと思っていることは当たり前すぎて考えることもありませんが、よくよく考えると私達ニンゲンがコミュニケーションを取れるというのは実に不思議なことだと思います。朝起きてから夜寝るまで思ったり考えたりすることは膨大で、そのあれこれを口に出して言葉で示してみたり、こんなふうに文章で書き表してみたり、あるいは踊ったり、歌ったり、絵を書いたり、あるいは抱きしめたりして自己表現というものを行っているのですが、なぜ私達はこんなふうに自己を表現できるのでしょうか。なんだか話が大それていますが、そもそも「表現」とはなんでしょう。話す、書く、踊る、歌う、描く、抱きしめる、この各々に共通しているのは「運動」しているということです。運動というとどうにも色気がないのですが、いろんな表現というのは基本的に身体運動の形をとって現れます。「敬意」というものを表現するには土下座をしたり足元につばを吐いたりと世界にはいろんな身体運動でそのイメージ(敬意)を表現する文化があります。「リンゴ」というものを表現するには口周り喉まわりの筋肉の運動を行って特定の鳴き声でその意味を示します。それは「りんご」であったり「アップル」であったりあるいは「アプフェル」かもしれないけれど、いろんな運動でいろんな鳴き声を出して意味を伝えるというのは「敬意」の表現と一緒です。いった例に見るように本質的にはなにかの対象に対して恣意的な身体運動を行うで、ヒトは様々な自分の思いを伝える事ができるようになったと思うのですが、この論文はこれがどういう仕組みになっているか脳活動の面から調べたものです。humans.ごくごく端的に述べるとヒトの情報処理というのはカタチと意味の二本立てになっているそうです。これは例えばリンゴというものが目の前にあればりんごの色やカタチ、大きさと処理する「カタチ認識システム」とリンゴの重さ、旨さ、思い出などを処理する「意味認識システム」が同時並行的に脳の中を走っていきます。前頭前野Bというふうにリンゴの情報が流れていくのですが、カタチ認識システムで処理された情報は最終的に前頭前野Aで対応するアクション(リンゴという鳴き声、アップルという鳴き声、アプフェルという鳴き声に対応する口腔咽頭運動)に変換されます。前頭前野B(意味)というような仕組みで意味に合致するアクションを当てはめるのではないかということが述べられています。いうのは学校でもリハビリの現場でも毎日毎日言われるようなものだと思うのですが、果たして運動学習というのは何をさして運動学習というのでしょうか。車の運転を考えてみましょう。教習所に通ってアクセルの踏み方からブレーキのかけ方、ハンドルの切り方、加速の仕方、いろんなことを学んで車を運転できるようになります。これはひとつの運動学習と捉えることも出来るでしょう。毎日軽自動車に乗っている人が、大型のバンを運転しなければいけない状況を考えてみましょう。最初はおっかなびっくりでですが10分も転がせば大体スムーズに運転できるようになるでしょう。これもひとつの運動学習と捉えることが出来るでしょう。車のシフトレバーというのは毎日使うものですが、これを毎日使っていると、たまにシフトレバーがハンドルの横に直接ついたものなんかに乗った時に、わかっているけど助手席横の方に手が伸びてしまうということもあるかもしれません。この手に癖がついてしまうというのもある種の運動学習と捉えることが出来るでしょう。以上あげたように運動学習というのは様々に分けることができそうです。この論文では車の運転を新たに覚えるような学習をスキル学習、違う車種に馴染むような学習を適応、いつもおんなじ車に載っているため自然とクセが付くような学習を使用依存性可塑性というふうに分けて考えられること、またそれぞれは互いにつながりを持っており、また対応する脳領域があることが述べられています。脳というのは大きさにして握りこぶし大2つ分位のものらしいのですが、これは大きくは二つの部分に分けることができるそうです。ひとつは灰白質と呼ばれるピンク色の部分、もう一つは白質と呼ばれる内側に見える白色がかった部分です。このピンク色の部分は脳の神経細胞の本体部分で、白色の部分は神経細胞をつなぐ電線に当たるような部分(連絡繊維)になります。脳というのは訓練や学習で変化すると言われていますが、ではこの変化はピンク色の本体部分でおこるのでしょうか、それとも白色の電線部分でおこるのでしょうか。この論文はある特殊な可視化技術によって白質(電線部分)の変化について調べたものです。architecture.実験では被験者に数週間ジャグリング(複数のものを同時に空中に投げて取ったり受けたりする技術)の練習を行わせ、その前後で白質部分の変化を追ったそうです。その結果数週間の練習で視覚と運動をつなぐ脳の部分の白質が変化したことが示されています。組織のパフォーマンスを上げるには個々のプレイヤーの技量を上げる方法とプレイヤー同士の連絡を密にする方法があると思うのですが、脳というのはその両方の方略をとっているのかなあと思いました。脳というのはネットワークに例えられるようです。この図を見てください。これはあるネットワークの模式図なのですがこれは見様によっては人間関係のネットワークにも見えるしあるいは国内線と国際線から構成される5大陸を結ぶ航空ネットワークのようにも見えるあるいはインターネット上の人気のあるサイトの関連図のようにも見えるのではないかと思います。脳というのも上記の例に漏れず、ネットワーク的な構成になっているようです。それでこのネットワークの見方なのですが、二通りの見方があるそうです。ひとつはつながっているかつながっていないかだけでみるもの、これは解剖学的連結と言って、実際に解剖学的につながっているかを見るものだそうです。一つは機能的連結と言って、どういうふうにつながって活動しているかを見るものだそうです。さっきのネットワーク図を学校のクラスの人間関係としてみてみると隣のクラスと抗争がある時なんかは喧嘩が好きな子を中心とするつながりががササササーッと強くなって、あたまの冷めた人たちとのつながりは薄くなるかもしれない。何事も無く平和なときには、それなりにみんなゆるくつながり合っているかもしれない。テスト前になればあたまの良い子を中心とするつながりがつよくなるかもしれない。ネットワークというのはこんなふうに結構ダイナミックで、状況に応じてつながりの度合いも変わってくる、そんなもののようです。脳でも何かを見ている時の脳のつながり方と、何かを一生懸命考えている時、何かを真似している時では、脳という同じネットワークを使っているにしてもそれぞれつながり方が違ってくるのではないかと思います。いった状況に応じたつながり方を機能的連結というそうです。今回取り上げるのは情動刺激を提示した時の視覚野の働きをこの機能的連結がどうなっているのかという視点で調べたものです。)の結合性は低下する3中立的な刺激を見せると視覚野と他の領域との結合は適度な状態となる。国内線と国際線の喩えがわかりやすいと思うのですが、視覚野内の結合性が高まるというのは国内線ネットワークが増便されるということで、視覚野外の領域との結合性が低下するというのは、国際線の欠航が増えるようなものとイメージしてもらえればと思います。脅威刺激に適応するために、つながりの再構成が行われるのではないかということが述べられています。以下の論文はリーチ動作についての論文になります。errors.この論文でリーチ動作のエラーが3つに分けられることを知りました。これを日常生活に置き換えれば、期待していたのにあてが外れることが「標的エラー」、欲に目が眩んで失敗するのが「動力学的エラー」、どっかから横槍が入って失敗することが「運動学的エラー」ということになるのでしょうか。見てみると、生きることはエラーまみれ、エラー三重奏、容易ではないなあなどと思ったりです。この論文ではこの三種のエラーのうち、動力学的エラーと運動学的エラーは主に中心溝と後中心溝、小脳といった可塑性に富む領域と関係していること、標的エラーは線状体と後部頭頂葉と関係していることが示されています。聞いた話によれば、世の中には視覚優位な人、聴覚優位な人、触覚優位な人がいるそうです。触覚優位な人は、暗がりの中を手探りで歩くように、物事に対して手堅い判断をする傾向があり、視覚優位な人は遠くを見通した、傍から見ると冒険的ともいえる判断を下す傾向があるそうです。それが本当かどうかはさておき、この論文は感覚刺激から運動を行わせる時に何が起こっているのかを調べたものです。与えられる刺激が聴覚視覚であるを問わず、背側運動前野と後部頭頂葉が強く活動していること、かつ左半球が強く活動している傾向があること、背側運動前野でも吻側部が認知に、尾側部が運動に関わっていることが示されています。脳卒中になると今まで出来ていたいろんなことができなくなります。今まで自由自在に動いていた腕が動かなくなったり、脚を引きずるようにしか歩けなくなったり、さらには言葉や行為、記憶、いろんなところがうまく噛み合わなくなってきます。いった現象を見るにあたって、脳が、この領域がというのは大事だと思うのですが、全てが脳のせいかというと必ずしもそうではない。脳卒中で寝たきりになっているうちに足首が固くなって足を引きずるようにしか歩けないということもあるでしょうし、その状態でしか歩けないことが脳の回復を妨げるということもあるでしょう。人混みの中だと怖くてうまく歩けないけれども、何もないリハビリ室だと上手に歩けるということもあるかもしれない。脳だけでもない、身体だけでもない、環境だけでもない、こういったいろんな要素の相互関係の中から、うまく歩けない、うまく話せない、うまく判断できないといったいろんな障害が立ち上がってくる、そういったことがあるのではないかと思います。これを会社組織で考えれば、経営者を替えれば必ずしも経営が良くなるというわけでもなく、スタッフを入れ替えれば必ずしも良くなるわけでもなく、仕組みだけを変えても必ずしもうまくいくとは限らない、経営者とスタッフ、仕組みの三者の相互関係の中からパフォーマンスが決定されてくる、そういった意味ではヒトと会社というのは似ているのかもしれません。この論文は知覚と運動の関係性について調べたものです。phase.バッティングがうまい人はおそらく動体視力もよく、音楽の演奏が上手な人はおそらく耳もよく、料理が上手な人の舌はおそらく敏感でしょう。運動と感覚というのは相互関係をもって連動していると思うのですが、今日の論文はリズム運動を対象にこれを詳しく調べたものです。リズム運動というのはドラムをズンチャカズンチャカやるような、あのリズム運動です。どれが決定的かについて調べたものです。結果として方向性知覚が一番重要ではないかということが述べられています。ミラーニューロンと運動学習ミラーニューロンと運動能力、社会性の関係とは?子供というのはマネの天才です。親のやることなすことなんでも真似したがるのですが、この真似の能力というのは仲良し具合に影響されるものなのでしょうか。この論文は仲良し具合と運動学習の関係性について脳科学的に調べたものです。simulation.仲良し具合というと言葉が乱暴なのですが、実験では社会的な関係性がある人とない人で動作の予測に関わる脳活動が違うかどうかを比べています。結論を述べると社会的な関係性がある人の動作を予測するときのほうが運動に関わる脳の部分が強く活動することが示されており、やはり人間関係の濃い薄いが運動の模倣に影響するのではないかということが述べられています。地球上には幾万の種類の動物がいますが、踊りを踊れるのはヒトだけではないかと思います。走ったり、泳いだり、いろんな運動が得意な動物は山ほどいますが、踊りを踊れるのはヒト一種のみ。このようなことがおこるのでしょうか。そもそも踊りを踊れるためには何が必要でしょうか。踊りを覚えるところから考えてみましょう。「ここで左足を小さく前へ出して」などなど、踊りを覚えるときには、身体の一つ一つを自覚しなければなりません。普段普通に動いている分には自覚しなかった自分のからだというものを、これは手、これは足というふうに道具でも見るように客観的に自分の体を意識する必要がある。「ここで足上げる」「ここで手を下ろす」というふうに、自分の体をあたかもモノでもみるように、クールに客観視する必要がある。このクールな客観視ができるから、ヒトは小器用に自分の体を操ることができるのではないかと思います。自分のからだをクールに客観視できる。生後数ヶ月の赤ちゃんが「寝がえりしようとするんだけどさ、なんか、このへんのタイミングでうまく左手が伸びてこないんだよね、腰がついてこないっていうか」などと思わないのも、これも自分をクールに客観視できないからでしょう。自分の体を小器用に、自分が思うとおりに動かすためには、このように自分の体をクールに客観視できる能力が必要なのではないかと思います。今は一例として踊りの学習を考えましたが、踊りにかぎらず、言葉の使用や道具の使用などなど、ヒトのヒトらしい行動の多くはモノマネによってなりたっています。このモノマネ能力の基盤になっているのが、クールな自己客観視能力です。これができるからクールに小器用に自分の体を動かしてモノマネをすることができる。前振りが長くなりましたが、この論文は、道具の使用と自己客観視の関係について考察を行ったものです。use.サルというのは一般的には道具らしい道具を使用しないと言われていますが、実験室で道具の使用をトレーニングされたサルというのは随分かしこくなるそうです。具体的にはモノマネが上手になったり、その辺の野生のサルより言葉っぽい音声をだすようになったりいろんな変化があるそうです。いうことが起こるかというと、道具を使うためには、いやおうなく自分の体を意識する必要があり(自転車をはじめて乗った時のことや、重い斧を振り上げるときを想像してみてください)、このことで自己客観視に関わるネットワークと動作のコピーに関わるミラーニューロンネットワークの間に新たな神経連絡ができたためではないかということが述べられています。東京は銀座にあるその伝統のあるビアホールには伝説の名人と言われるような人がいて、それはそれは美味しいビールを出してくれるそうです。その技術を学ぼうとある若者が就職したのですが、名人は一切サーバーには触れさせず、ひたすら3年間自分が注ぐ様子だけを見せたというようなウソのような本当のような話を聞いたことがあります。このビアホールの話にかぎらず、この国の文化的な傾向として見て学ばせる要素が強いような気がするのですが、果たして私達の脳は見るだけで動きを覚えることができるのでしょうか?この論文は観察学習と運動を介した学習で脳活動に違いが出るかについて調べたものです。learning.脳の中にはある動作を見ている時も、またその動作を行っている時も同じように活動するネットワークがあることが知られています。これはミラーニューロンシステムとも動作観察ネットワークとも呼ばれるものですが、この実験では被験者にダンスを観察学習させた場合と、実際にダンスを踊らせて学習させた場合で、その後そのダンスを見た時の脳活動で違いが出るか確かめたそうです。結論を述べると観察学習の場合も実際の運動を通して学習した場合も同じような場所がダンスを見ることで賦活されており、運動学習というのは観察だけでも起こりうるのではないかということが述べられています。ほめてやらねば人は動かじ。脳の中には運動に関わる領域が数多くあるのですが、この中でも腹側運動前野というところは運動の「行為」そのものに関わる領域だそうです。蛍光灯の紐を引っ張るという行為があるとしても、立ち位置によって真上に手を伸ばす時もあれば斜め上に手を伸ばすときもある。いった時には活動する筋肉も違ったものになるし、活動の筋肉のタイミングも違ったものになるはずなのですが、腹側運動前野は「紐を引っ張る」という動作に関連して、いつどんなポジションで紐をひこうとやっぱり発火する。これに対して一次運動野は運動そのものをコードする。紐を引っ張るときの立ち位置や引っ張り方に応じて異なる活動をする。この論文はこの腹側運動前野と一次運動野の関係性について調べたものです。motoneurons.結論を述べると、運動神経細胞がしっかりと発火するためにはこの両者が手を組まなければならないということが書かれています。一次運動野だけの刺激ではぱっとせず、腹側運動前野だけへの刺激だけではほとんど活動が見られず、この両者を関連付けて学習させた後に腹側運動野を刺激すると、運動神経細胞の発火が活発になるということが示されています。「行為」と結びついた運動というのは、きちんと筋が働いてくれるということなのかなあと思いました。まとめ以上、今回は運動学習に関わる研究を基本メカニズム、運動と感覚の統合、ミラーニューロンを軸に取り上げました。実際はここまで単純ではなく、更に精緻なメカニズムが提唱されていますが、それについては次回また取り上げたいと思います。脳科学に関するリサーチ・コンサルティングを承っております。最新の学術情報をあなたへ!脳科学コンサルティング・文献調査・レポート作成・研究相談を行います。納得のいくまでご相談に応じます。関するコンサルティング業務を行う傍ら、心と体の関係について大学院で脳波を使った研究をしています。ヒトの心や社会性といったところに興味があります。非営利団体もしくは個人限定で簡単なご質問でしたら無料でお調べいたします。興味のある方はメールアドレス:joyjoyjoy83@gmail.comまでどうぞ。完全オーダーメイド!脳科学コンサルティング・リサーチはこちら!当ブログの管理人佐藤洋平が、オーダーメイドで最新の脳科学情報について分かりやすいご説明をいたします!脳科学について詳しく知りたいけれど時間の取れない方、講演や執筆にあたって脳科学に関する分かりやすい資料をお探しの方、英語で書かれた最新の脳科学情報を知りたいのだけれども英語論文を読み込む時間が取れない方、懇切分かりやすいご説明を致します。お気軽にご相談ください。脳科学専門のコンサルティング・レポート作成を手掛けるオフィスワンダリングマインド代表。心と身体の関係についての研究に従事。専門は認知・情動・コミュニケーションに関わる脳機能についての分野。リハビリテーションブログをメールで購読メールアドレスを記入して購読すれば、更新をメールで受信できます。キャンセル投稿を送信できませんでした。メールアドレスを確認してください。メール送信チェックに失敗しました。このブログではメールでの投稿共有はできません。