脳の運動プログラムについて

投稿者: | 2016年8月5日

 

筋肉はどうやって収縮しているのか

前回は、ダーツの熟練者が下手な人のプレーを見ると、脳が混乱してパフォーマンスが落ちる、という実験をご紹介しました。

武永隆の脳ブログ「下手なプレー見ると脳が混乱して下手になる」2016/7/27

ダーツを的の狙った所に当てるには、全身の姿勢を適切に保ちながら、腕をどれくらいの速さで振って、矢をどんなタイミングで離すかが問題となります。

動作としてはその通りなのですが、もっと突き詰めて考えてみましょう。

 

私たちは、ご飯を食べたり、話をしたり、スマホをすりすりしたりと、日常生活でいろいろな動きをいとも簡単に行っていますね。

体の動きは、骨と骨をつないでいる筋肉を収縮させることで実現しています。

筋肉を収縮させるスイッチはニューロン(神経細胞)です。

ニューロンから筋肉への情報伝達は、ニューロンとニューロンの情報伝達と基本的に同じです。

つまり、シナプスがあって、送り手のニューロンから神経伝達物質が放出され、それが筋肉の受容体にくっつくことで情報が伝達されます。

神経伝達物質(Wikipedia)

ニューロンとニューロンの情報伝達で放出される神経伝達物質はたくさんの種類がありますが、ニューロンから筋肉への情報伝達ではアセチルコリンと決まっています。

アセチルコリン(脳科学辞典)

ニューロンから伸びる軸索の先端からアセチルコリンが放出されて、筋肉の受容体がそれを受け取ります。

すると、ナトリウムイオンが筋肉に入ってきて、それを契機にカルシウムが筋肉内に放出されます。

そして、カルシウムが筋肉内のタンパク質にくっついて筋収縮のお膳立てをします。

ここまでの準備ができますと、ATP(アデノシン三リン酸)のエネルギーを使いながら筋肉の収縮の反応が進むことになります。

ATP(アデノシン三リン酸)

 

運動プログラム=複数の脳領域の階層的な情報処理

腕や脚の具体的な一連の動作は、

 どの筋肉を

 どのタイミングで

 どんな強さや速さで

収縮させるかという、脳の運動野を中心としたたくさんのニューロンによる運動プログラムによっています。

この脳が作る運動プログラムはかなり複雑な階層構造になっていて、ようやく実現しているのです。

 

手や足を動かす筋肉を考えるとして、筋肉から脳にさかのぼってみましょう。

筋肉に情報を送るニューロンは背骨の中の脊髄という神経線維(軸索)の束に合流します。

脊髄を上がって脳に入り、脳幹を抜けると、内包という白質の通路を通って大脳皮質の一次運動野に到達します。

中心溝の前側で、前頭葉の一番後ろですね。

一次運動野は、運動プログラムの最終的な信号を筋肉に送って、それぞれの筋肉を収縮させる役割を持っています。

ちなみに、同じ運動野の中でも、手や足や顔で担当する場所が違います。

こちら↓↓↓をご参考ください。

一次運動野(脳科学辞典)

スムーズや動作やコントロールに必要なのは、それぞれの筋肉が、

 どのタイミングで

 どんな強さや速さで

収縮するかということ。

それらを決めているのは、その一次運動野に情報を送る上流に位置する運動前野や補足運動野で、小脳からの情報も使います。

運動前野(脳科学辞典)

補足運動野(脳科学辞典)

小脳(脳科学辞典)

それらよりさらに上流に位置するのが脳の司令塔である前頭前野。

前頭前野(脳科学辞典)

 

このように、前頭前野をトップとした複数の脳領域が階層的な情報処理をしているのが運動プログラムです。

実際には、動作をした後の関節角度の情報や皮膚の触覚の情報もとても重要で、随時、脳に送られ、それらの情報も踏まえながら運動プログラムが遂行されていきます。

普段、無意識に身体を動かしていますが、実際に脳内で行われている情報処理は実に複雑なのです。

 

熟練者と初心者の違い

さて、ダーツに話を戻しましょう。

熟練者は、脳の運動プログラムを構築する能力が高いからこそ、熟練者たりえたりえているわけです。

前回ご紹介した実験は、それを逆手に取ったパターンですね。

下手な人のプレーを見ただけで、運動プログラムまで書き変わってしまったということでした。

これは、運動プログラムの構築が優れている熟練者ならではと言えます。

もちろん、一時的に運動プログラムがおかしくなっても、自分で少し実際にプレーすれば、少しの調整ですぐに運動プログラムを書き換えて元のレベルに戻ります。

また、実際にプレーせずとも、普段の自分のプレーを動画で見ただけでちゃんと「上書き」されて、元のパフォーマンスに戻せるはずです。

一方、初心者の場合、運動プログラムを構築するのが未熟なので、変なクセが付いてしまうとなかなか取れず、上達がスムーズにいかなくなります。

最初の段階で熟練者の指導を受けたりすると変なクセが付かず、脳の基本的な運動プログラムが組めて上達が早まります。

 

熟練者は慢心せず、常にセルフチェックを。

初心者は、熟練者の指導を受けて変なクセを回避しましょう。

前回の補足を兼ねて、脳の運動プログラムについて書いてみました。

 

脳科学でビジネスライフを快適に!

では、また!

 

(了)

 

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