1. めかくしを しても、さかなの あとが わかるの?
1. 目隠しのアザラシは、水の中の「足あと」を見つけた
1. 目隠しのアザラシと水の跡 ── 2001年の実験
くらい うみで、アザラシは さかなを とります。めが つかえない ときも あります。そこで ドイツの けんきゅうしゃたちは、アザラシに めかくしを して、ふしぎな しけんを しました[1]。
ちいさな せんすいかんの もけいを、みずの なかで はしらせます。もけいが とおったあとの みずは、ゆらゆらと みだれます。さかなが およいだ あとにも、おなじような みだれが のこります。
めかくしを した アザラシ 2とうは、その あとを たどって、もけいを みつけました。かいせつ きじでは、せいこうした わりあいは およそ 8わりと しょうかいされて います。でも ひげを おおうと、1かいも みつけられませんでした[2]。
では、その あとは、いつまで のこって いるのでしょう。
暗い海やにごった水の中では、目だけでは魚を追えないことがあります。ドイツの研究チームは、アザラシが魚の残す水の動きをひげで感じとっているのではないか、と考えました。2001年の『サイエンス』の論文がその考えを述べています[1]。
実験では、小型の潜水艦の模型が水の中を走り、その後ろに水の乱れが残ります。魚が泳いだ跡にも、似た乱れが残ると考えられます。
解説記事によると、目隠しをした2頭のアザラシは、この跡をたどって模型を見つけました。成功した割合は、解説記事で「およそ80%」と紹介されています。ひげをおおうと、一度も見つけられませんでした[2]。
水の乱れを感じとるなら、その乱れはいつまで残るのでしょうか。次の章で、時間の限界を見ます。
暗い水やにごった水では、視覚に頼った採餌が難しくなる。Dehnhardtらは、ゼニガタアザラシ(Phoca vitulina)が魚の残す水の動きを、感度の高い触毛で検出しているという着想を論文の要旨に述べた[1]。イルカのようなエコロケーション(反響定位)をアザラシは持たないため、視覚以外の手がかりが問題になる。
実験では、模型潜水艦が水中に残す流れの乱れが、魚の航跡の代わりに使われた。解説記事によれば、目隠しをした2頭は、この跡をたどって模型を見つけ、触毛をおおうと一度も見つけられなかった[2]。成功率の「およそ80%」は解説記事が紹介する数字である。
ただし、目隠しで視覚を、触毛で触覚を外した比較は、2頭という少数の個体での結果である点に注意が要る。では、水の跡は、通ってからどれくらいのあいだ読みとれるのか。
2. なんびょう まえの あとまで わかるの?
2. 何秒前に通った跡まで追えるのか
2. 跡の寿命 ── 25秒・35秒という数字と、実験条件のちがい
べつの じっけんでは、ゼニガタアザラシ 1とうが、ひれが とおってから 35びょう たっても、どちらへ とおったかを、およそ 7わり あてました。40びょうたつと、こたえられなく なりました[3]。
さかなは 35びょうも あれば、けっこう とおくまで およげます。それでも アザラシは、あとを よむ ことが できるのです。
ただし、これは 1とうの アザラシの けっかです。ぜんぶの アザラシが おなじだ、とは いえません。
すごいのは、ひげが とても びんかんな ことです。1びょうに 0.25ミリしか うごかない みずの ながれにも、はんのうできると いわれます[4]。
でも、ひげに しんけいが ないなら、どうやって かんじて いるのでしょう。
別の実験(2010年)では、ゼニガタアザラシ1頭が、人工のひれが通ってから35秒たっても、通った向きをおよそ70%の正答で答えました。40秒後には答えられなくなりました[3]。魚は35秒あれば、かなりの距離を泳げます。
2007年の実験を要約した論文には、模型の潜水艦が通ってから25秒後でも、アザラシは跡をたどれたとあります。約40m分の追跡にあたります。カリフォルニアアシカは、7秒以内でないと追えなかったそうです[4]。25秒と35秒のちがいは、実験の条件がちがうためで、同じ物差しでは比べられません。
感度もすごく、10〜100Hzの振動のうち、50Hzでは、1秒に0.25mmという小さな水の動きに反応したという報告があります[4]。ただし、これは50Hzでの最小値で、どんな条件でも成り立つ数字ではありません。
ひげの毛には神経がないと聞きます。では、どこで感じているのでしょうか。
Wieskottenらの実験(2010年)では、ゼニガタアザラシ1頭が、人工のひれが通ってから35秒後でも、通過方向をおよそ70%の正答で答えたが、40秒後には答えられなくなった[3]。1頭での結果なので、種全体の能力とは言えない。35秒あれば、魚は数十〜数百mは進めるため、跡の「寿命」は、追跡できる距離に直すとかなり長い。
2007年の別の実験を要約した論文によると、アザラシは模型潜水艦の通過から25秒後でも跡をたどれ、約40mの追跡に相当した。カリフォルニアアシカは7秒以内でないと追えなかった[4]。25秒と35秒は、実験の条件が異なるので、数字の大小を単純には比べられない。
感度についても、10〜100Hzの刺激のうち50Hzで、最小の知覚可能な水速が0.25mm/秒だったと、先行研究として引用されている[4]。これは50Hzでの最小値であり、すべての条件での固定値ではない。
では、毛そのものに神経がないなら、この感度はどこから来るのか。
3. ひげには しんけいが ないって ほんとう?
3. 神経のない毛が、なぜ水の流れを感じとれるのか
3. 触毛は力の変換器 ── 毛包の受容器と、なみうつ断面
ひげの けそのものは、かんじる ところでは ありません。ものが ふれたり、みずが ながれたり すると、ひげが ゆれます。その ゆれを、ねもとに ある しんけいが よみとります[5]。
ものさしを、つくえの はしから すこし だして、おさえて はじいて みましょう。ものさしの さきが ゆれると、おさえて いる てに ふるえが つたわります。ひげは ものさしで、ねもとが てのひらの ようなものです。
ただし ほんとうは、ひげの ねもとは、ちの はいった ふくろと たくさんの しんけいと きんにくを もつ、おおきな しくみに なって います[6]。
アザラシの ひげには、もうひとつ ふしぎが あります。ひげを よこから きると、なみのような ゆるやかな かたちを した だえんに なって います。この かたちが、みずの なかで ひげ じしんが おこす ゆれを へらして、ながれの あいずを よみやすくすると いわれます[4]。
ひげの しくみは わかりました。では、ほかの どうぶつは、ひげを どう つかうのでしょう。
ひげ(触毛)の毛そのものは、感覚器ではありません。触れた物の性質や水の流れを、「揺れ」という力の信号に変える棒のようなものです。その揺れを、根もとの毛包にある機械受容器が読みとります[5]。
ものさしを机の端から出して、押さえてはじいてみると、ものさしの先の揺れが、押さえた手に伝わります。ひげがものさしなら、根もとは手のひらにあたります。ただし本当は、根もとの毛包(洞毛の毛包)は、血液で満たされた洞と、たくさんの神経線維、筋肉をもつ大きなしくみです[6]。この基本の形は、ラット・ネコ・アザラシで似ているそうです。
ゼニガタアザラシのひげは、断面がなみうつ楕円形で、先が細くなっています。この形が、水中で自分のひげが起こす振動を減らして、水の流れの信号を読みやすくすると説明されています[4]。
水の中では、揺れを読むためにひげを固定して待つ、という使い方でした。では、ひげを自分から動かす動物はいるのでしょうか。
触毛は、触れた物の物理的性質を、複雑な時間変化をもつ力学的刺激に変える「感覚器を持たない器官」であり、その刺激が毛包内の機械受容器を働かせる、と整理される[5]。毛が感じるのではなく、毛は力を運ぶ棒として働くので、感度には、棒の形や根もとの受容器が関係する。
根もとの毛包(洞毛)は、血液で満たされた洞、多数の神経線維、横紋筋をもつ大きな構造で、この特徴は触毛の毛包に共通し、ラット・ネコ・アザラシで基本形は似る[6]。毛が動くと、洞を通じて受容器に力が伝わる。
ゼニガタアザラシの触毛は、なみうつ楕円形断面をもつ先細りの梁で、この形は渦励振(自分の毛が水中で起こす振動)を減らし、水流の信号を読みやすくすると説明される[4]。水中を泳ぎながら微小な流れを検出するには、自分の毛の雑音を小さくする形が有利になる、という筋道である。
アザラシの例は、待ち受けて読む使い方だった。では、毛を自分から動かして探る動物では、何が読みとれるのか。
4. ネズミは ひげを ふって、なにを しらべるの?
4. ラットは、ひげを1秒に約10回振って何を調べるのか
4. ラットのウィスキング ── 0.1秒周期の探索と、識別できる溝の深さ
ラットは、ひげを まえ、うしろへと ふって、まわりを さぐります。これを ウィスキングと いいます。1かい ふるのに およそ 0.1びょうなので、1びょうに 10かいくらいです[7]。
ラットは、ひげだけで、つるつるの めんと、ふかさ 0.03ミリの みぞの ある めんを くべつ できると いいます。あなの おおきさも、ちょくけい 62ミリと 65ミリの ちがいが わかると されます。これは、ほかの けんきゅうを しょうかいした ろんぶんに のって いる はなしです[7]。
ラットは うまれた ときから ひげを もって います。みみや めが あくより まえです[6]。むかしの 1912ねんの じっけんでは、ひげを とられた ラットは、めや みみや はなを つかえなくした ときより、めいろを おぼえにくかった、と つたえられて います[6]。
では、いえで かわれる ネコは、ひげを いつ つかうのでしょう。
ラットは、ひげを前後にすばやく振って周囲を探ります。この動きをウィスキングといいます。1往復はおよそ0.1秒、1秒に約10回です[7]。アザラシが待って読むのに対し、ラットは毛を動かして「なぞる」使い方をします。
その精度はかなり細かく、ラットはひげだけで、なめらかな面と、深さ30マイクロメートル(0.03mm)の溝のある面を区別できるとされます。また、直径62mmと65mmの穴の大きさのちがいも区別できるとされます。これらは、ほかの研究を紹介した論文に載っている話です[7]。
ラットは、耳や目が開くよりも前、生まれたときからひげをもっています[6]。1912年のVincentの古い実験では、ひげを奪われたラットは、視覚・聴覚・嗅覚を奪われたときよりも迷路を覚えにくかったといいます[6]。これは古い実験の引用で、今の結論として断定はしません。
ネズミは暗がりで、ひげで探りながら走ります。では、家にいるネコはどうでしょう。
ラットは、触毛を前後に振るウィスキングで周囲を探索し、1往復は約0.1秒(約10回/秒)とされる[7]。アザラシが流れを待ち受けるのに対し、ラットは毛を動かして対象をなぞり、質感を読む。
その分解能は高く、ラットはひげだけで、なめらかな面と深さ30µm(0.03mm)の溝のある面を区別でき、直径62mmと65mmの開口の大きさも区別できると報告されている。いずれもWilliams & Kramer(2010)が先行研究として紹介する値である[7]。
ラットは、耳や目が開くより前、生まれたときからひげを持つ。総説は、1912年のVincentの古典実験で、ひげを奪われたラットが、視覚・聴覚・嗅覚を奪われたときより迷路の学習が難しかったと引く[6]。古い実験の二次引用なので、現代の結論として一般化はしない。
探索用に毛を動かす動物は、では、獲物を捕まえるときにひげをどう使うのか。ネコで見る。
5. ネコは、ひげを いつ つかうの?
5. ネコのひげは、獲物に近づいたときに頼りになる
5. ネコの触毛 ── 遠くは目と耳、近くはひげ
ネコが ネズミを つかまえる ときを かんがえて みましょう。とおくに いる うちは、めと みみで みつけます。ちかづいて からは、ひげの ちからが おおきく なります[6]。
とくに、さいごに ガブッと かむ ときに、ひげの さわった かんじが たいせつだと いわれます。
ネコの ひげは、くらい ところを あるく ときや、かぜや ふるえを かんじる ときにも つかわれると いわれます。とおれる すきまか どうかを たしかめるのにも やくだつと いう せつめいが あります[8]。
ただ、ネコの ひげだけを くわしく しらべた けんきゅうは、すくないと いわれます。
ひげを もつ どうぶつは、ほかにも います。おもしろい のが、からだじゅうが ひげの どうぶつです。
ネコやラットの狩りでは、遠くの獲物は視覚と聴覚で見つけ、近づいてからは触覚(ひげ)が大事になる、と総説にあります[6]。とくに、獲物を仕留める最後の噛みつきの完成には、ひげの触覚の手がかりが特に重要だとされます。
ネコのひげは、暗い場所でのふるまい、風や振動の感知、通れるすき間かどうかの見きわめにも使われる、と獣医の解説にはあります[8]。ただし、すき間の判断が体の幅そのものを測っているとまでは言えず、「といわれる」どまりです。
ネコ特有の実験で数字を出した論文は少なく、総説と一般向けの解説が中心なので、言い切らないようにしています。
ひげが顔の前だけにあるネコに対して、体じゅうがひげの動物もいます。
ネコやラットの捕食では、遠い獲物は視覚・聴覚で検出され、近接してからは触覚(触毛)の役割が大きくなる。総説は、ネコがネズミを仕留める最後の噛みつきの完成に、触毛の触覚の手がかりが特に重要だとする、MacDonnell & Flynn(1966)などの研究を引く[6]。
ネコの触毛は、暗所での行動、風や振動の感知、通れる隙間かどうかの見きわめに使われる、と獣医の解説にある[8]。ただし、隙間の判断は解説の言い方にとどまり、体の幅を測っていると言い切れる根拠は示されていない。
ネコ特異的な定量実験の論文は少なく、この章の内容は総説と一般向け解説に依っている。強い断定を避け、といわれる、の強さで書いた。
顔の前に集まるネコの触毛に対し、体の表面全体に分布する例がある。
6. からだじゅうが ひげの どうぶつが いるの?
6. マナティーは、体じゅうがセンサーの毛におおわれている
6. マナティーの全身の触毛と、触毛の機能の幅
マナティーは、みずの なかに すむ どうぶつです。マナティーの からだの けは、1ぽん 1ぽんが、さわった ことを かんじる ための けだと、アメリカの フロリダだいがくの チームが ほうこくしました[9]。
けの ねもとには、とくべつな ふくろと、たくさんの しんけいが あります。みずの ながれや、ちかくの ものを かんじる「みずの なかの アンテナ」の ように はたらく と いわれます。
ひげの はたらきとして、これまでの ほんには、たべものさがし、えものを おそう こと、かおの ひょうじょうで やりとりを する こと、およぐ ときに あたまの むきを たもつこと、かぜの むきを かんじる ことなどが あげられて います[6]。
ひげは、みちを さがしたり、あいずを おくったり、ながれを よんだり、いろいろな しごとを する どうぐなのです。
マナティーは、体じゅうに触毛をもっています。毛ごとに特別な毛包と密な神経があり、水流や近くの物を感じとる「水中のアンテナ」として働くと、フロリダ大学のチームが報告しました[9]。
ひげのはたらきとして、文献には、食べ物探し、獲物への攻撃、顔の表情によるやりとり、泳ぐときの頭の位置の保持、水流や風向きの感知など、幅広い候補が挙がっています[6]。ただし、1986年の総説の時点では、家畜やペットを直接調べた研究は少なかったそうです。
アザラシは待って読み、ネズミは毛を動かしてなぞり、ネコは近づいて確かめ、マナティーは体じゅうで感じます。どれも、神経のない毛で力を運んで、根もとで読む点は共通しています。
マナティーは全身に触毛を持ち、毛ごとに特殊な毛包と密な神経結合があって、水流や近くの物体を感じる「水中のアンテナ」として働くと、フロリダ大学の研究チームが報告した[9]。大学広報の見出しにある「哺乳類で初」といった強い言い方は、ここでは採らない。
触毛の機能として、文献には、餌の探索、獲物への攻撃、顔の表情による相互作用、遊泳時の頭位保持、水流の検出、陸上での風向の検出など、幅広い候補が挙がる[6]。ただし1986年の総説の時点では、家畜やペットを直接調べた研究は少なかった。
こうして並べると、アザラシは流れを待ち受け、ラットは毛を動かして質感を読み、ネコは接近時の最後の手がかりに使い、マナティーは全身で環境を感じる。共通するのは、毛が神経を持たず力を運び、根もとの受容器が読む構造である。
自分でも しらべて みたく なったら
自分でも調べてみたくなったら
自分でも調べてみたくなったら
今日できること
ものさしを つくえの はしから すこし だして、はしを ぎゅっと おさえます。もう ひとつの てで、さきを はじいて みましょう。おさえた てに、ふるえが つたわります。ひげの しくみに、ちょっと にて います。ものさしの さきで ゆびを つつかないように しましょう。
出かけてできること
ネコや ネズミを かって いる ひとは、おもちゃに ちかづく ときの ひげの むきを、そっと みて みましょう。ひげには さわらず、とおくから みるだけに します。どうぶつえんや すいぞくかんの アザラシや マナティーの ひげも、みて みましょう。
こうしきの じょうほう
どうぶつえんや すいぞくかんの かいせつ、どうぶつの ずかんにも、ひげの はなしが のって います。
今日できること
ものさしを机の端から少し出して、端を手でぎゅっと押さえます。もう一方の手で先をはじくと、押さえた手に振動が伝わります。ひげがものさし、根もとが手のひらというイメージです。ものさしの先で指をつつかないよう、注意してください。
出かけてできること
ネコやネズミを飼っている人は、おもちゃに近づくときのひげの向きを、離れて見てみてください。ひげには触らず、そっと観察します。動物園や水族館で、アザラシやマナティーのひげを見るのもよい方法です。
公式情報
動物園・水族館の解説や、動物の感覚を扱った日本語の図鑑・解説にも、ひげの話があります。論文を読むなら、出典に挙げたDehnhardtらの2001年の論文が入口になります(英語です)。
今日できること
ものさしを机の端から出し、端を押さえて先をはじく。押さえた手に伝わる振動を、毛が受け取る力と根もとの受容器の関係に置きかえて考えると、章3の説明が実感しやすい。先が指に当たらないよう注意する。
出かけてできること
飼育しているネコやげっ歯類がいれば、対象に近づくときのひげの向きを、触れずに離れて観察する。動物園・水族館では、アザラシやマナティーのひげの生え方を見比べる。
公式情報
Dehnhardtらの2001年の論文(Science 293)の本文で、成功率の数字とアザラシ2頭の実験条件を照らし合わせるとよい(英語)。触毛の機能の総説としては、Ahl(1986)が入口になる。
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
アザラシの実験は論文の要旨と複数の解説を突き合わせた。ネコのひげの使い方は総説と獣医の解説による。
- Dehnhardt, G. et al. (2001) Hydrodynamic trail-following in harbor seals (Phoca vitulina). Science 293. https://doi.org/10.1126/science.1060514 (アザラシが水の流れをひげで感じるという着想)
- ZME Science「How seals use whiskers」 https://zmescience.com/science/biology/how-seals-use-whiskers-0423432 (目隠し実験の成功率)
- ScienceDaily「Seals' whiskers」(Wieskotten et al. 2010の紹介) https://www.sciencedaily.com/releases/2010/06/100610191044.htm (35秒後の追跡)
- Muthuramalingam, M. & Bruecker, C. (2019) Sci Rep 9:12808 https://openaccess.city.ac.uk/id/eprint/22792/1/s41598-019-49243-5.pdf (25秒・7秒の比較、感度、ひげの断面の形)
- Boubenec, Y. et al. (2014) J Neurosci https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6705261 (ひげが力を信号に変えるはたらき)
- Ahl, A. S. (1986) The role of vibrissae in behavior: a status review. Vet. Res. Commun. 10:245 https://gwern.net/doc/cat/psychology/1986-ahl.pdf (毛包の構造、ネコの狩り、ひげの機能の幅)
- Williams, C. M. & Kramer, E. M. (2010) The Advantages of a Tapered Whisker. PLoS ONE https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2808387/ (ラットのウィスキングと識別能力)
- University of Melbourne, Pursuit (2016) Why a cat's whiskers are the bee's knees https://pursuit.unimelb.edu.au/articles/why-a-cat-s-whiskers-are-the-bee-s-knees (ネコのひげの使い方)
- University of Florida News (2002) Manatees use hairs as underwater antennas https://archive.news.ufl.edu/articles/2002/03/a-first-for-mammals-manatees-use-hairs-as-underwater-antennas.html (マナティーの体の触毛)
なおした ところ
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