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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

まっすぐ あるいて いる つもりなのに、人は どうして みちに まようの?

まっすぐ歩いているつもりなのに、人はなぜ道に迷うのか

人が道に迷うのはなぜか ── 歩くうちにたまる方向のずれと、頭の中の地図

分野:からだ

さばくや もりで あるいて いた 人たちは、たいようが くもに かくれると、じぶんでは まっすぐ あるいて いるのに、いつのまにか ぐるっと まるを かいて いました[1]。

どうして まっすぐ あるけなく なるのでしょう。それに、みちを すぐ おぼえる 人と まよいやすい 人は、なにが ちがうのでしょう。あたまの なかの しくみと、まよわない ための こつが わかります。

サハラ砂漠とドイツの森で、数時間歩く人たちの動きを調べた研究があります。太陽が雲に隠れたとたん、本人はまっすぐ歩いているつもりなのに、円をえがくように歩きはじめたと報告されています[1]。

体のどこがずれていくのでしょうか。そして、道をすぐ覚える人と迷いやすい人は、頭の中の何が違うのでしょうか。迷う理由と、迷いにくくなるヒントが分かります。

マックスプランク研究所の実験では、太陽が雲に隠れた途端、歩いていた人は自分では直進しているつもりのまま、円をえがいて歩きはじめたと報告されている[1]。足の長さの違いでは説明できないという。では、何が人をずらしていくのか。

方向の感覚にたまる誤差、脳の中で位置を記録する細胞、経験による脳の変化、ナビの使い方と空間記憶の関係を順に読むと、迷う理由と迷いにくくするヒントが分かる。

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1. たいようが かくれると、どうなるの?

1. 太陽が雲に隠れると、人は円をえがいて歩きはじめる

1. 砂漠と森の実験 ── 太陽が見えなくなると、直進のつもりが円になる

ドイツの けんきゅうじょの 人たちは、さばくと もりで、すうじかん あるく 人の うごきを しらべました[1]。

たいようや つきが みえる あいだは、まっすぐ あるけました。ところが たいようが くもに かくれると、あるいて いる 人は、じぶんでは きづかない まま、まるい みちを えがき はじめたのです[1]。

めじるしが なくなると、まっすぐの つもりが ずれて いく。それなら、めを とじたら どうなるのでしょう。

実験の舞台は、チュニジアのサハラ砂漠と、ドイツのビーンヴァルト(Bienwald)の森です。研究者たちは、数時間にわたって歩く人たちの足取りを記録しました[1]。

太陽や月が見えているあいだは、人はほぼまっすぐ歩けました。ところが太陽が雲に隠れると、様子が変わります。本人は直進しているつもりなのに、円をえがくように歩きはじめました。しかも、そのことに自分では気づいていなかったと報告されています[1]。

目印になる太陽が消えただけで、まっすぐの感覚が崩れる。では、目印だけでなく視界そのものを奪ったら、どうなるのでしょうか。

砂漠や森のように目印の乏しい場所で、人はまっすぐ歩けるのか。ドイツのマックスプランク研究所のSoumanとErnstらは、チュニジアのサハラ砂漠とドイツのBienwaldの森で、数時間歩く人たちの軌跡を調べた[1]。

太陽や月が見えるときは、被験者はほぼ直進できた。ところが太陽が雲に隠れると、本人が気づかないうちに円をえがく歩き方に変わったと報告されている[1]。つまり、太陽のような外の手がかりがあると、直進を保ちやすいようだ。

では、外の手がかりを完全に取り除いたとき、体の感覚だけでどこまで歩けるのか。次の実験はそこを調べている。

2. めを とじて あるくと、なぜ まるく なるの?

2. 「足の長さのせい」ではなく、小さなずれがたまっていく

2. 円の向きは左右どちらにも偏る ── 感覚信号の誤差が時間とともに蓄積する

めかくしを して たいらな くさちを あるく じっけんでも、まるを かいて あるく 人が いました。まるの ちいさい ものは、はば 20メートルより ちいさく なる ことも ありました[1]。

「かたほうの 足が ながいからでは?」と おもうかも しれません。でも、おなじ 人が ひだりに まがる ことも、みぎに まがる ことも ありました[1]。だから 足の ながさでは せつめいが つきません。

けんきゅうでは、まっすぐを しらせる からだの しんごうに、ちいさな まちがいが まじると かんがえられて います。たとえば、まっすぐと おもう むきが すこしだけ ずれて、そのずれが すこしずつ たまって いく のです[1]。

目隠しをして、平らな草地をまっすぐ歩いてもらう実験もありました。多くの人が円をえがいて歩き、円の直径が20メートルに満たないほど小さくなることもあったそうです[1]。

「片方の足が長いからだろう」と考えたくなります。しかし、円の向きは一方に偏っていませんでした。同じ人が左に曲がることも、右に曲がることもあったのです[1]。足の長さの違いなら、いつも同じ側にずれるはずなので、この説明は合いません。

研究が示した原因は、歩く方向を知らせる感覚の信号にまじる、小さなランダムな誤差です。一歩ごとのずれはごくわずかでも、時間がたつにつれて足し算のようにたまり、本人の感じる「まっすぐ」が本当の正面から離れていきます[1]。

電車の窓の外が見えないまま、ゆるやかなカーブを曲がったときに、まっすぐ走っていると思いこむのに少し似ています。ただし、体の中で起きていることは電車とは違うので、あくまで感覚の例です。

迷う人は、道を知らないだけではありません。まっすぐのつもりがずれていくこと自体が、人の体にそなわった性質のようです。では、人は何を頼りに、そのずれを直しているのでしょうか。

目隠しをして平らな草地を長く歩く実験でも、円をえがく人が多く、直径が20m未満の小さな円になる場合もあった[1]。

よくある説明は、左右の足の長さの違いである。しかしこれは合わない。円の向きは決まった側に偏らず、同じ人が左に寄ることも右に寄ることもあったからである[1]。足の長さの違いが原因なら、毎回同じ側にずれるはずだ。

研究グループが示した原因は、歩く方向についての情報を与える複数の感覚信号に含まれる、小さなランダムな誤差が、時間とともに積み重なることである[1]。そのため、本人が感じる「まっすぐ」は本当の正面から少しずつずれ、ずれが大きくなるほど歩く軌跡は円に近づく。

ここで大事なのは、誤差がランダムだという点である。毎回違う向きにずれるので、人が左右どちらにも曲がる事実と合う。そして、太陽のような外の基準が見えていれば、誤差がたまる前に修正できる。先の実験で、太陽が隠れた途端に円が現れたのは、この修正が効かなくなったからだと読める。

ただし、これはマックスプランク協会の発表にもとづく説明であり、体のどの部分の誤差がどれだけ効くかまでは、ここでは言い切れない。外の基準を失うと迷う、という理解が、次の問いにつながる。頭の中には、位置を覚えておく仕組みがあるのか。

3. あたまの なかに、ばしょを おぼえる ところが あるの?

3. 脳の中には、特定の場所にいるときだけ働く細胞がある

3. 場所細胞とグリッド細胞 ── 位置を記録する神経細胞の発見

あたまの なかには、「いま ここに いるよ」と おぼえる ぶぶんが あります。

1971ねん、ジョン・オキーフさんは、ラットが ある ばしょに いる ときだけ はたらく さいぼうを みつけて、「ばしょさいぼう」と なづけました[2]。

2005ねんには、モーザーさんふうふが、ばしょを くわしく しる ことに かかわる「こうしさいぼう(グリッドさいぼう)」を みつけました[2]。

この 3人は 2014ねんに ノーベルしょうを もらいました[2]。みちを おぼえる ときに、あたまの なかで こんな はたらきが あると わかって きたのです。

1971年、ジョン・オキーフは、ラットが特定の場所にいるときにだけ反応する、海馬(かいば)の神経細胞を見つけました。この細胞は「場所細胞」と名づけられました[2]。

2005年には、メイブリットとエドバルドのモーザー夫妻が、海馬の近くの内側嗅内皮質(ないそくきゅうないひしつ)で、位置や道すじをはっきり把握することに関わる「グリッド(格子)細胞」を見つけました[2]。JSTサイエンスポータルも同じ発見を伝えています[3]。3人は、この研究で2014年のノーベル生理学・医学賞を受けました[2]。

頭の中に地図のようなものができることには、こうした細胞の働きが関わっていると考えられています。ここが弱ると道に迷いやすくなる病気の症状を理解する手がかりになる可能性がある、とも伝えられています[3]。

では、この「地図づくり」の力は、生まれつき決まっているのでしょうか。それとも、使うほど変わるのでしょうか。

人は、少し見えなくなると迷う。そう聞くと、脳のどこかに位置を覚える仕組みがあるはずだ、と考えたくなる。実際、そうした細胞が見つかっている。

1971年にジョン・オキーフは、ラットが空間の特定の場所にいるときにだけ働く海馬の神経細胞を発見し、「場所細胞」と名づけた。2005年にはメイブリットとエドバルドのモーザー夫妻が、正確な位置や経路の把握に関わる「グリッド(格子)細胞」を、大脳皮質の内側嗅内皮質で発見した。3人は2014年のノーベル生理学・医学賞を受けた[2][3]。

この発見が広く注目されたのは、基礎研究にとどまらないからである。初期のアルツハイマー病では、海馬とその周辺の皮質が縮み、道に迷う症状が出やすいことから、場所細胞・グリッド細胞の研究は、症状の理解の手がかりになる可能性があると報じられた[2][3]。ただし、これは今後の可能性についての記述で、病気の治療が見つかったという話ではない。

残る問いは、この場所の記録が、生まれつきの性質なのか、経験で変わるのかである。そこで注目されたのが、毎日街を走る職業の人たちの脳だった。

4. タクシーの うんてんしゅは、どうして みちを おぼえて いるの?

4. ロンドンのタクシー運転手の脳は、道を覚えるうちに変わったのか

4. ロンドンのタクシー運転手16人の脳 ── 運転経験と海馬の大きさの相関

ロンドンは、みちが とても ふくざつな まちです。そこで はたらく タクシーの うんてんしゅは、みちを たくさん おぼえます。

2000ねんに、16人の うんてんしゅの のうを しらべた けんきゅうが ありました。うんてんしゅでは ない 50人と くらべると、かいばの うしろの ぶぶんが、MRIで みた たいせきで おおきかったのです[4]。

うんてんしゅを して いた 時間が ながい 人ほど、その ぶぶんが おおきい かたむきも ありました[4]。みちを たくさん おぼえた けいけんで、のうが かわったのかも しれません。

でも、この けんきゅうは 16人と すくなく、ぜんいんが みちを おぼえるのが とくいだとは いえません。

ロンドンは、細い道が入り組んだ大きな街です。タクシーの免許を取るには、たくさんの道を頭に入れる必要があります。

2000年、イギリスの研究者たちは、免許を持つタクシー運転手16人(平均44歳、運転歴は平均14.3年)の脳をMRIで調べ、運転手ではない50人と比べました。すると、運転手のほうが、海馬の後ろ側が有意に大きいことが分かりました[4]。

さらに、タクシー運転手として過ごした時間が長いほど、海馬の後ろ側が大きい傾向がありました。一方で、海馬の前側は、時間が長いほど小さい傾向でした[4]。

著者たちは、健康な大人の脳にも、環境の求めに応じて、一部の構造が変わる力があるのではないかと考えました[4]。ただし、これは運転手の脳と運転期間の関連を見た研究です。「運転したから大きくなった」と断定はできません。対象も男性の16人と小さな集団です。

では、道を覚える力の差は、脳のどこに表れるのでしょうか。日本の研究者は、頭の中に「地図」が描けるかどうかに注目しています。

石川徹教授は、頭の中に二次元の地図のようなもの(認知地図)が描け、今どこでどちらを向いているか分かる人が、方向感覚のよい人だと説明します[5]。先天的な部分も経験による部分もあり、幼いころの経験が関係しそうだともいいます[5]。

認知地図の向きについては、別の研究があります。アメリカのタフツ大学のキャンパスで調べた研究では、頭の中の地図は北向きではなく、目立つ道路の向きにそろって記憶されていました[8]。人は北よりも、街の道の向きを手がかりに地図を作るようです。

経験が脳を変えるなら、毎日街を走る職業の人の脳に、その痕跡が出るはずだ。Maguireらは2000年、免許を持つロンドンのタクシー運転手16人(平均44歳、運転歴は平均14.3年)と、運転手ではない50人の脳MRIを比べた。その結果、運転手の海馬の後部は有意に大きかった[4]。

さらに、海馬の体積はタクシー運転手として過ごした時間と相関し、後部は正の相関、前部は負の相関を示した[4]。著者は、健康な成人の脳にも、環境の要求に応じて局所的に構造を変える力があると解釈した。

ただし限界がある。相関であり、運転が海馬を大きくしたと決まったわけではない。対象は男性16人と小さく、「運転手は全員が方向感覚に優れる」という意味でもない[4]。

では、個人差はどこから生まれるのか。石川徹教授は、頭の中に二次元の地図(認知地図)が描け、自分の位置と向きが分かる人が方向感覚のよい人だと説明し、先天的な部分と後天的・経験的な部分の両方があり、幼少期の経験が関係しそうだと述べる[5]。

認知地図の向きについては、キャンパスの道が磁北から42°ずれている大学で調べた研究がある。学生の頭の中の地図は、北ではなく目立つ道路の向きにそろって記憶されていた[8]。方向感覚の質問紙の得点が高い人ほど北を指す精度はよかったが、その効果は大きくなかった。人は北という絶対的な基準より、身近な街の骨組みで地図を作っていると読める。

すると次の疑問が出る。街の骨組みを自分で読む機会が減れば、地図づくりの力はどうなるのか。スマホのナビが当たり前の今、無視できない問いである。

6. つぎに みちを あるく とき、なにを して みる?

6. 今度の散歩で、頭の中の地図を試してみる

6. 資料の読みどころと、自分で試せること

つぎに おとなと いっしょに、しって いる ばしょへ でかけるとき、あるきながら めじるしを 3つ さがして みましょう。おおきな たてものでも、あかい ポストでも、かまいません。

かえりみち、うしろを ふりかえって みて ください。いきと かえりでは、おなじ 道でも ぜんぜん ちがって みえます。

いえに かえったら、あるいた 道を 紙に かいて みましょう。めじるしの じゅんばんも かきます。あとで ほんとうの 地図と くらべて、あっていた ところを さがします。

ひとりで しらない ばしょへ いくのは あぶないので、かならず おとなと いっしょに いきましょう。

体の感覚だけでは、まっすぐがずれていく。ナビに頼りきると、頭の地図を使う機会が減るかもしれない。これらを踏まえて、散歩のときに試せることがあります。

まず、歩き出す前に目印を3つ決めます。角の建物、変わった形の木、目立つ看板などです。曲がるたびに、その目印を順番に思い出して、名前をつけてみます。石川教授が、曲がり角のランドマークと順序を意識して覚えると述べていた方法の、まねです[5]。

帰ったら、歩いた道を見ないで地図に描いてみてください。目印が正しい順に並んでいるか、曲がる向きは合っているかを、実際の地図と照らして確かめます。頭の中の地図が、どこまでできていたかが分かります。

知らない土地や暗い時間は避け、安全な見慣れた道で、家の人と一緒に試してください。目をつぶって歩く実験は、転んだりぶつかったりするので、家庭では行わないでください。

原典を読むなら、石川教授の話[5]は、日本語で読める記事です。方向感覚のよさと認知地図の関係が、短くまとまっています。タクシー運転手の研究[4]は、数字を自分の目で確かめられる論文です。

この記事の材料は、方向の誤差の蓄積[1]、場所細胞とグリッド細胞[2]、タクシー運転手の海馬[4]、認知地図と個人差[5]、GPS使用と空間記憶[6]である。結論を一言でいえば、人は誰でも体の感覚だけではずれていき、頭の中の地図づくりには経験と習慣が関わる。ただしそれぞれの研究は、小さな集団や相関にとどまり、因果を言い切れないものも多い。

読みどころを挙げる。マックスプランク協会の発表[1]は、実験の場所と、円をえがく向きが偏らないという結果が簡潔にまとまっている。ただし目隠しの実験の時間は報道で表現が異なるため、原論文(Current Biology)で確かめるのがよい。Maguireらの論文[4]は、16人と50人の比較の方法と、相関の方向(後部は正、前部は負)が読める。Dahmaniらの論文[6]は、50人の横断調査と、13人の追跡の違いを意識して読むと、結論の強さを自分で判断できる。

自分で試すなら、歩く前に目印を3つ決め、帰宅後に地図を見ずに道を描いて、実際の地図と比べる。石川教授の述べる方法[5]の応用である。曲がる向きの正誤と、目印の順序の正誤を別々に数えると、どこを思い出しにくかったかが分かる。ただし、知らない土地や暗い時間を避け、目隠しの歩行は家庭では行わない。

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

出典について:研究機関の発表、論文、大学の研究者へのインタビュー、報道を使った。何に使ったかは項目の最後に書いている。

  1. Max Planck Society「Walking in circles」(2009年)。https://www.mpg.de/596269/pressRelease200908171 (砂漠と森の実験、円をえがく歩き方、感覚の誤差がたまる説明について。研究機関の発表)
  2. CNN.co.jp「ノーベル医学・生理学賞に3氏」(2014年10月6日)。https://www.cnn.co.jp/world/35054788.html (場所細胞とグリッド細胞の発見について。報道)
  3. JSTサイエンスポータル(2014年10月6日)。https://scienceportal.jst.go.jp/newsflash/20141006_04/ (同じ発見と、道に迷う症状の研究への手がかりについて)
  4. Maguire et al.「Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers」PNAS(2000年)。https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC18253 (ロンドンのタクシー運転手16人の海馬について。論文)
  5. JAF Mate Online「方向音痴」石川徹教授(2023年11月18日)。https://jafmate.jp/lifestyle/sp_20231118.html (認知地図、方向感覚の個人差、ナビとランドマークについて。専門家の話)
  6. Dahmani & Bohbot「Habitual use of GPS negatively impacts spatial memory during self-guided navigation」Scientific Reports(2020年)。https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7156656/ (GPSの使用量と空間記憶について。論文)
  7. Spiers et al.「Explaining world-wide variation in navigation ability from millions of people」(UEA研究ポータルの要旨)。https://research-portal.uea.ac.uk/en/publications/explaining-world-wide-variation-in-navigation-ability-from-millio/ (約390万人の調査について。論文の要旨)
  8. Weisberg et al.「The map in our head is not oriented north」(PMC)。https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4564159 (頭の中の地図が道路の向きにそろうことについて。論文)

なおした ところ

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