1. ゆびの 筋肉は、うでに ある
1. 指を曲げる筋肉は、腕にある
1. 指を曲げる筋肉の置き場所:前腕と手の中の分担
こぶしを にぎって、はんたいの 手で、うでの 内がわを さわって みましょう。ゆびを ぎゅっと まげると、うでの 中で 何かが もりあがります。
ゆびを まげる おもな 筋肉は、うでに あります。その 筋肉から、腱という ひもが のびて、手くびを とおり、ゆびさきの 骨に つながって います[1]。
うでから ひもで ゆびを ひいて いる ところは、人形を いとで あやつる すがたに にて います。ただし 本当は、手の 中にも ちいさな 筋肉が あります。それは、ゆびを ひろげたり、こまかく うごかしたり する やくめを して います[1]。
では、その ゆびの骨は、ぜんぶで いくつ あるのでしょう。
腕の内側で動くもの
こぶしを握り、反対の手で前腕の内側を触ってみてください。指を曲げ伸ばしするたびに、前腕の中で筋肉が動くのが分かります。
第2〜5指を曲げる主な筋肉は、浅指屈筋と深指屈筋です。どちらも手の中ではなく前腕にあり、そこから伸びる腱が手首を通って、指先の骨につながっています[1]。指先を曲げる筋肉本体が、指から離れた場所にあるわけです。
手の中の小さな筋肉
では、手の中には筋肉がないのでしょうか。そうではなく、骨間筋のような小さな筋肉(内在筋)が手の中にあり、指を広げたり、細かく動かしたりする役を受け持つと説明されています[1]。大きな力を出す筋肉は前腕に、細かな調整をする筋肉は手の中に、という分担です。
糸で操る人形のように、前腕から腱を引いて指を動かしているわけです。その指の骨は、全部でいくつあるのでしょうか。
第2〜5指を曲げる主な筋肉は、浅指屈筋と深指屈筋である。深指屈筋は前腕の深い層にあり、第2〜5指の先端に近い関節を曲げ、末節骨の根元に付着する[1]。つまり筋腹は指から遠い前腕にあり、そこから伸びる腱が手首を通って指先の骨を引く。
筋腹を手の外に置くと、指先まで太い筋肉を詰めこまずに済み、指は細く軽いまま保てる、と読める(これは資料の記述ではなく、配置から考えた解釈である)。ただし「指に筋肉がない」わけではなく、骨間筋などの内在筋が手の中にあり、指を広げる動きや細かな調整を担う[1]。力を出す筋肉は前腕に、微調整をする筋肉は手の中に分かれている。
反対の手で前腕の内側に触れながら指を曲げ伸ばしすると、前腕の筋肉が動くのを自分で確かめられる。では、この腱に引かれる指の骨は、いくつあるのか。数え方は、実は一通りではない。
2. ゆびの 骨は、いくつ ある?
2. 片手の骨は27個、親指だけ指の骨が2個
2. 片手の骨27個の内訳:親指だけ中節骨がない
かた手の 骨は、27こ あると いわれます。手くびの 近くに 8こ、手のひらに 5こ、ゆびに 14こです[2]。
おや ゆびの 骨は 2こ、ほかの 4ほんは 3こずつ です。たしかめて みると、ゆびの ふしの 数と 同じに なります。
おや ゆびだけ、まんなかの 骨が ありません。だから おや ゆびは 2こに なります。
これだけ たくさんの 骨が あるから、手は いろいろな かたちに なれます。では、その かたちは、いくつ くらい あるのでしょう。
8個と5個と14個
片手の骨は27個とされます。手首の近くにある手根骨が8個、手のひらの中手骨が5個、指の指骨が14個です。指骨は、親指が2個、ほかの4本が3個ずつで、これで14個になります[2]。
親指だけ、指の骨が1個少ない
指骨には、指先側の末節骨、まん中の中節骨、つけ根側の基節骨があります。親指には中節骨がないので2個になり、ほかの4本は3個ずつです。27個という数は、前腕の骨を含まず、手首から先だけを数えたものです。
たくさんの骨が関節でつながっているので、手首や指は多くの向きに動きます。では、その曲がる手を、人はどんな形で使い分けているのでしょうか。
片手の骨は27個とされる。内訳は、手根骨8個、中手骨5個、指骨14個で、指骨は基節骨5、中節骨4、末節骨5である。親指は中節骨を欠くため2個、ほかの4本は3個ずつとなる[2]。
この27個は、前腕の2本の骨を含まず、手首から先だけを数えた値である。親指の中節骨がないことは、親指の関節が1つ少ないことを意味する。それでも親指は、根元の関節の動きでほかの指と向き合える。骨の数を見るときは、「手」の範囲をどこで区切っているかを先に確かめる必要がある。
多数の小さな骨が関節でつながっているため、手首や指は多方向に動く。では、この自由度の高い手を、人は実際にどのような型で使い分けているのか。
3. にぎるのと つまむのは、ちがう うごき
3. 握る手とつまむ手を、研究者は分けて考えた
3. パワーグリップと精密グリップ:親指の役割
びんの ふたを あけるとき、えんぴつを もつとき、手の かたちは ちがいます。1956ねんに ナピアという 人が、ものの つかみ方を 大きく 2つに 分けて 考えました[3]。
ひとつは「にぎる」です。ゆびで ものを かこんで、おや ゆびの つけ根の ふくらみに おしつけます。もうひとつは「つまむ」です。ゆびさきで、ちいさな ものを つまみます。りょうほうを まぜた つかみ方も あると いわれます[3]。
ナピアは、おや ゆびが なかったら、手は 6000万年ほど まえの すがたに もどって しまう、と のべた とされます[3]。それほど おや ゆびは だいじだ、という いみです。
では、つまむのが じょうずな 手は、どこが ちがうのでしょう。
1956年のナピアの整理
鍋のふたを持つ手と、針をつまむ手は形が違います。1956年、ナピアは手のつかみ方を、大きく「パワーグリップ(握る)」と「精密グリップ(つまむ)」に分けられると整理しました。両方の性質を合わせた型もあるとしています[3]。
握る動きは、指で物を包み込み、親指のつけ根のふくらみ(母指球)に押しつけて支えます。つまむ動きは、指先どうしで物をはさんで細かく調整します[3]。
親指がなくなると
ナピアは、親指がないと手は、親指がほかの指と同じで独立して動かなかった約6000万年前の段階に戻ってしまう、と述べたとされます[3]。これはナピア本人の言葉で、現在の定説の年代ではありません。それでも、握る・つまむのどちらでも、親指が相手役の指に向き合う動きが要になることは読み取れます。
では、つまむ上手さは、何で決まるのでしょうか。
1956年、ナピアは、手のつかみ方はパワーグリップ(握る)と精密グリップ(つまむ)に大別でき、両者の要素を合わせた第三の型もあると整理した[3]。パワーグリップは、指で物を包み、母指球に押しつけて支える動きである。
この整理で注目されるのが親指だ。ナピアは、親指がなければ、親指が独立した動きを持たなかった約6000万年前の段階に手が戻る、と述べたとされる[3]。ただし、これは1956年の論文の表現であり、現在の定説の年代ではない。サルにも親指を向かい合わせる動き(対立運動)があるため、「親指の対立はヒトだけの特徴」とは断定しない。
握る型でも、つまむ型でも、親指が他の指と向き合うことが基本になる。では、精密なつまみができるかどうかは、親指の長さだけで決まるのか。
4. ゆびの ながさだけでは、じょうずに つまめない
4. 器用さは、指の長さと関節の動きやすさの両方で決まる
4. 精密グリップの条件:指の長さの比と関節の可動性
おや ゆびと ひとさし ゆびで ものを つまむ ちからは、2つの ことで きまると いわれて います。ゆびの ながさの くみあわせと、かんせつの うごきやすさです[4]。
おや ゆびが ながくても、かんせつが かたいと、じょうずには つまめません。かんせつが やわらかくても、ゆびの ながさが あって いないと、おなじです。どちらか 1つだけでは、こまかい ことは むずかしい、と いう ことです[4]。
たとえば、おや ゆびだけ かたい 手ぶくろを つけると、えんぴつを つまむのが むずかしく なります。これは、かんせつが うごきにくく なる ためしです。
では、ヒトの 手は、ほかの どうぶつと くらべて、どこが とくべつなのでしょう。
長い親指か、動く関節か
2015年の研究(Feixら)は、親指と人さし指で物をつまむ精密な操作は、指の長さの比と関節の動きやすさの両方で決まると報告しました。長い親指か、柔らかい関節か、どちらか一方だけでは高い器用さにつながらない、というのです[4]。
ヒトの手が一番進んだわけではない
では、ヒトの手は、進化の中でどれほど変わったのでしょうか。2015年の別の研究(Almécijaら)は、指と親指の長さの比が、ヒトとチンパンジーの共通祖先のころからあまり変わっていないと報告しました。変わったのは、むしろチンパンジーの側で、指が長くなったという見方です[5]。
この報告の要点は、ヒトの手が一番進んだと言うことではなく、小さな比の違いと関節の動きやすさが合わさって、つまみが得意になったという点です。握る手とつまむ手を、指先は何で見分けているのでしょうか。
Feixらの2015年の研究は、親指と人さし指による精密なつまみは、指の長さの比と関節の可動性の両方で決まると報告した。長い親指か大きな関節可動性かの一方だけでは、高い精密操作にはつながらないという[4]。つまり、器用さは1つの部位の性能ではなく、複数の条件が組み合わさって決まる性質である。
では、ヒトの手が進化の中で飛びぬけて特殊化したのか。Almécijaらの2015年の報告(報道による要約で読んだ)は逆の方向を示す。指と親指の長さの比は、ヒトとチンパンジーの共通祖先からあまり変わっておらず、むしろチンパンジー側で指が長くなった、というのである[5]。
このため、「ヒトの手が最も進化した」とは書けない。小さな比の変化と関節の動きやすさが重なって、つまみの得意さが生まれたとみるのが、2つの報告を合わせた読み方である。握る・つまむの動きを、指先はどんな感覚で確かめているのか。
5. ゆびさきは、なぞるだけで でこぼこを しる
5. 指先は、13nmの凹凸を区別できた
5. 指先の触覚:4種類の受容器と、13nmの凹凸
ゆびさきの 皮膚には、さわった ことを つたえる しくみが、おもに 4しゅるい あると いわれます。かるい さわり、おす ちから、ふるえ、皮膚の ひっぱられ方を、わけて かんじ とります[6]。
ある けんきゅうでは、ゆびで 面を なぞる と、高さ13ナノメートルの でこぼこが、なにも ない 面と くべつ できました。13ナノメートルは、かみの毛の 太さの 4000〜8000ぶんの1 くらいです(かみの毛を 0.05〜0.1ミリと して 計算)[7]。
ただし これは、とくべつな 面を つかった じっけんで わかった ことです。いつも どんな ものでも わかる、という ことでは ありません。
指紋の みぞは、なでた ときの ふるえを つくり、さわる しくみが かんじやすい はんいに 入れて いるのかも しれません[8]。つるつるを たしかめるとき、指を ゆっくり うごかして いませんか。
感じ分ける4つの受容器
手のひらや指先のなめらかな皮膚(毛のない部分)には、触覚の受容器が主に4種類(マイスナー小体、メルケル盤、パチニ小体、ルフィニ終末)あり、軽い接触、持続する圧、振動、皮膚の引っぱりなどを分担して感じるとされます[6]。
なぞって分かる13ナノメートル
2013年の実験(Skedungら)では、指で表面をなぞって、何もない面と区別できた凹凸の最小は、高さ13nmでした。以前は1マイクロメートル(1000nm)くらいが限界と見られていました。13nmは、髪の毛の太さを0.05〜0.1mmとして計算すると、約4000〜8000分の1です[7]。ただし幅の波長が約760nm以上の模様で区別でき、270nmでは区別できませんでした。特定の素材・条件での値で、日常の感覚に広げすぎることはできません。
指紋は音を大きくするのか
2009年のScheibertらの研究は、指紋の隆起の間隔と指をなぞる速さで決まる振動が、パチニ小体の感度の高い範囲に入ることを示し、指紋は触覚の情報を選んで強めている可能性がある、としています[8]。「かもしれない」という段階の仮説です。
では、こうして集めた触覚の情報を、手は何に使っているのでしょうか。
手の無毛皮膚(指先を含む)には、機械受容器が主に4種類ある。マイスナー小体は軽い接触と低周波の振動、パチニ小体は振動と圧の変化、メルケル盤は持続的な圧、ルフィニ終末は皮膚の伸びとすべりを、それぞれ分担して感じるとされる[6]。
2013年のSkedungらの実験では、指で表面をなぞり、区別できた凹凸の最小は振幅(高さ)13nmだった。以前の推定は1μm(1000nm)であり、その約77分の1に当たる。髪の毛の太さを0.05〜0.1mmとすると、13nmはその約4000〜8000分の1である。ただし区別できたのは波長約760nm以上の模様で、270nmでは区別できなかった。特定の素材・表面での値であり、日常の触感にそのまま当てはめるべきではない[7]。
では、サブミリメートルの粗い指紋で、なぜナノメートルの凹凸が感じられるのか。Scheibertらは、指紋の隆起の間隔と指をなぞる速さで決まる振動が、パチニ小体の感度の高い範囲に入る点に注目し、指紋が触覚情報の選択と増幅を担う可能性を示した[8]。要旨は「may(かもしれない)」と控えめで、確定した役割ではない。
さらに指先の触覚神経は、握る力の調節にも使われる。麻酔したサルの指先の神経を調べた実験では、速く反応する型(FA-I)がねじる力の大きさを、ゆっくり適応する型(SA-I)がその向きを、より速く正確に伝えると報告された[9]。サルでの結果なので、そのままヒトのすべての握りに当てはまるとは言えない。この情報を受け取る脳は、手にどれほどの場所を使っているのか。
6. のうの 中でも、手は ひろい 場所を つかう
6. 脳の地図で、手は体の大きさ以上に広い
6. ホムンクルスの図:手に広い場所を割り当てる脳と、その見直し
1937ねんに、ペンフィールドと ボールドリーが、脳の どこが 体の どこに つながるかを しらべた 図を まとめました。手術の とき、脳に 弱い 電気を あてて、体の うごきや かんじかたが でる ばしょを たしかめた、126人の 人たちの きょうりょくが もとに なりました[10]。
この 図は「ホムンクルス」と よばれます。図の中では、手や ゆび、おや ゆびが、体の わりに とても 大きく えがかれます[10]。
ただし、この 図は かんぺきな 地図では ありません。のちの 研究で、うでの ぶぶんも、もっと 大きい はずだと いう 見方が 出て、図の 見直しが すすんで います[10]。
ゆびを こまかく うごかす ことに かかわる 場所も、脳の 中に あると いわれます[11]。
1937年のホムンクルス
ペンフィールドとボールドリーは、1937年にてんかん手術を受ける患者さんの協力を得て、脳を電気で刺激しながら、体の動きや感覚が出る場所を調べました。1928〜1936年に手術を受けた126人のデータが、「ホムンクルス」と呼ばれる図のもとになりました[10]。
この図では、手・指・親指が体の割に大きく描かれます。それだけ、手に関わる情報を扱うために、脳が広い場所を使っていると読めます。
図は「完成した地図」ではない
ただしCataniは2017年、腕の表現は元のデータでは手や指に近く、もっと大きいと指摘しました。ホムンクルスは正確な小人の地図ではなく、見直しが進んでいる図です[10]。2023年のNature論文(Gordonら)も、運動野に手・足・口などの動きの場所が並ぶ一方で、その間に別の領域があることを報告しています。指などの精密な独立した動きに関わる領域も、運動野の中にある、と紹介されています[11]。
ここまで、骨・筋肉・指先・脳と見てきました。最後に、自分の手で確かめられることを考えます。
1937年、ペンフィールドとボールドリーは、てんかん手術中の患者の脳を電気で刺激し、動きや感覚が生じる場所を調べた。協力した126人(1928〜1936年に手術)のデータが、「ホムンクルス」と呼ばれる図のもとになった[10]。この図では、手・指・親指が体の割に大きく描かれる。つまり、手に関わる情報を扱うために、脳が広い領域を使っていると読める。
ただし、この図は完成した地図ではない。Cataniは2017年に、腕の表現は元のデータでは手や指に近く、もっと大きいと指摘した[10]。このため、図の見直しが進んでいる。
見直しの一例が、2023年のNature論文(Gordonら)である。運動野には、手・足・口などの動きの領域が並ぶが、その間に別の領域があることが報告された。指や舌のように、発話や物体の操作に必要な精密な独立運動に関わる領域も、運動野にあると紹介されている[11]。ここまでの話は、いずれも、手が「握る」「つまむ」「なぞる」を使い分ける背後で、骨・筋肉・触覚・脳が別々の役割を持つという点でつながる。これを、自分の手でどう確かめられるか。
7. かみと えんぴつで、手を ためして みよう
7. 紙と鉛筆で、握る・つまむ・なぞるを確かめる
7. 3つの働きを自分の手で確かめる:道具と原典
えんぴつを にぎる ように もって、字を 書いて みましょう。つぎに、ゆびさきで つまむように もって 書いて みます。どちらが こまかい 字を 書きやすい でしょうか。
つぎは、2まいの ちがう かみを ならべて、目を とじて、ゆびさきで なぞって みます。どちらが つるつるか、わかるでしょうか。ゆびを うごかさず、のせた ままでも くらべて みましょう。
なぞる ときと、のせた ときで、かんじ方が ちがうなら、それが 指紋と 手の はたらきの ヒントです。
握る・つまむ・なぞるを試す
鉛筆を握るように持って字を書き、次に指先でつまむように持って書いてみると、どちらが細かい字を書きやすいかが比べられます。握る型は力を出しやすく、つまむ型は細かい調整に向く、という整理を自分の手で確かめる道すじです。
次に、手ざわりの違う紙を2枚並べ、目を閉じて、指先でなぞって比べます。指をのせたまま動かさない場合と、動かす場合とで、違いが分かりやすいのはどちらでしょうか。指をなぞる速さが触覚に関わる、という研究を思い出しながら試せます。
原典にあたるなら
指先の13nmの実験はSkedungらの2013年のScientific Reports、指紋の仮説はScheibertらの2009年のScienceに載った論文です。出典欄の資料から、要旨にあたれます。
鉛筆を握り持ちとつまみ持ちで持ちかえて字を書けば、パワーグリップとプレシジョングリップの使い分けを体感できる。握り持ちは力を出しやすく、つまみ持ちは細かな調整に向く。次に、手ざわりの違う紙2枚を、目を閉じて指先でなぞって比べる。指を止めたときと動かしたときの感じ方を比べてみよう。指紋の役割については、出典[8]の説明を読んでみよう。
一方、13nmの値は、特定の素材・条件の実験の結果であり、家庭の紙で再現できるものではない。自分で試すのは、握る・つまむ・なぞるの違いを感じる範囲にとどめるのがよい。
原典は、Skedungらの2013年のScientific Reports(13nm)、Feixらの2015年のJ. R. Soc. Interface(つまみの条件)、Scheibertらの2009年のScience(指紋の仮説)、Cataniの2017年のBrain(ホムンクルスの見直し)である。出典欄の一部は報道や検索結果の要約を通して読んだ内容なので、数字や年代の細部は、原論文の要旨にあたって確かめてほしい。
しらべた もとの じょうほう
参考にした情報源
参考にした情報源と、その使い方
本文は、ここにある資料の内容を、自分の言葉で言いかえたものです。年・数字・名称は、資料によって細部が異なることがあります。
- AnatomyZone, Muscles of the hand https://anatomyzone.com/upper-limb/wrist-and-hand/muscles-of-the-hand/ (指を曲げる筋肉の位置、手の中の筋肉)
- ウィキブックス「解剖学/上肢の骨」 https://ja.wikibooks.org/wiki/%E8%A7%A3%E5%89%96%E5%AD%A6/%E4%B8%8A%E8%82%A2%E3%81%AE%E9%AA%A8 (片手の骨の数。二次資料)
- PMC, Napier 1956 を引く総説 https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC1312228 (握る・つまむの分類、親指の役割)
- Feix et al. 2015, J. R. Soc. Interface (PMC4424698) https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4424698 (つまみの上手さの条件)
- Earth Magazine, Human hands not most advanced https://www.earthmagazine.org/article/human-hands-not-most-advanced (Almécijaらの報告の要約。二次資料)
- Michigan State University, Touch: The Skin https://openbooks.lib.msu.edu/neuroscience/chapter/touch-the-skin/ (指先の4種類の受容器)
- Skedung et al. 2013, Scientific Reports (PMC3771396) https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3771396 (13nmの凹凸の実験)
- Scheibert et al. 2009, Science (arXiv) https://arxiv.org/abs/0911.4885 (指紋と触覚の増幅の仮説)
- Birznieks et al. 2010, J. Physiol. (PMC2852995) https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2852995 (触覚神経と握る力の調節)
- Catani 2017, Brain (PMC5841206) https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5841206 (ホムンクルスとその見直し)
- Nature Research Highlight 日本語版(Gordon ら 2023) https://www.natureasia.com/ja-jp/research/highlight/14465 (運動野の領域の見直し)
なおした ところ
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- 題名を見直した(読む前の子どもの疑問に近い形に。似た記事との違いが分かるように)。
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