霊長類頭頂皮質における数の感覚運動変換

「いくつ」を「何回」に変える脳の仕組み

曲に合わせて3回手を叩いたり、物を数えるために指を5回タップしたりするとき、脳は静かに「いくつか」という感覚を正確な一連の動作に変換しています。本研究は、その隠れた翻訳が霊長類の脳内でどのように働くかを探り、単純な数の知覚がどのように行動へと結び付くか、そしてそれが我々の数的能力の起源について何を示すかを明らかにします。

サルのための数えるゲーム

研究者たちは、2匹のアカゲザルに一種の手動の数えるゲームを訓練しました。まず、画面に1から5までの数字を示す短い視覚的な手がかりが提示され、それは小さな点の群れとして、あるいは学習された記号として示されました。短い間隔の後、サルはその回数だけ正確にハンドルを放す必要があり、各放し動作の間に合図を待ち、目標の回数に達したと信じたことを確認するために確認用のスポットを見つめました。合図間のタイミングがいくつかの方法で変化したため、動物はリズムや単純な時間合わせに頼ることができず、実際の動作回数を正確に追跡することを求められました。

動物たちの数える能力

両方のサルは偶然よりもはるかに良い成績を示し、通常、要求された回数のハンドル放しを一致させました。ミスのパターンは人間の数量推定で見られるものと同様で、目標数に近いところで誤りが最も多く、より大きな数になるほど誤りが増えました。言い換えれば、2回と3回を区別する方が4回と5回を区別するより容易でした。サルはまた、点の群れよりも学習された記号の方がやや良く出きる傾向がありました。おそらく点は大きさ、間隔、配置がより変動しやすく、視覚的なノイズを増すためです。

数から行動への信号を脳内で探す

この数える課題中の脳内を調べるために、チームは腹側頭頂内野（ventral intraparietal area）と呼ばれる領域の単一ニューロンの活動を記録しました。これは視覚的に見た項目の数に反応することで知られる頭頂皮質の一部です。多くの細胞が、動物が何回動作を行う計画を立てているかに応じて発火率を変えることが分かりました。つまり、どの視覚手がかりを見たかだけでなく計画された動作回数に依存していました。ある細胞は1回の動作を準備しているときに最も強く発火し、他は2回、3回、4回、5回で最大応答を示し、実際の数が好みの値から離れるにつれて応答は減衰しました。全体として、細胞集団は重なり合う「山」のような活動パターンを形成し、動物の行動や誤りのパターンを緻密に反映していました。

視覚から計画への流れをたどる

記録された活動に機械学習ツールを適用することで、同じ細胞集団が時間を通して目標数に関する利用可能な情報を運んでいることが示されました。視覚手がかりが現れるとすぐに活動パターンはどの数が示されたかを知らせ始め、その信号は刺激が画面上にない計画期間へと滑らかに流れ込み、動物が何回動作するつもりでいるかを予測し続けました。ある細胞はこの期間を通じて特定の数に対する安定した選好を保持し、他は短時間だけ選択的でありながら時間とともに寄与を変えました。この安定的なパターンと変動するパターンの混在は、この領域が数を心に保持することと、それを徐々に動作計画へと形作ることの両方を支えていることを示唆します。

脳活動と数え間違いの結びつき

研究はまた、脳信号をサルの成功と失敗に直接結びつけました。ある細胞の好みの数がサルが出すべき数と一致する場合、その試行での活動は誤りよりも正解で強くなりました。サルが指示より1回多くあるいは1回少なく動作をしてしまった試行では、この脳領域の活動パターンが過大または過少に向かうことを反映してシフトしました。神経データで訓練された分類器は、正しい数えとこれらのプラス1・マイナス1の誤りを信頼して識別でき、当該領域が意図された結果と実際の結果の両方について詳細な情報を保持していることを示しました。

我々の数感にとっての意義

全体として、これらの発見は頭頂皮質の一部が数量の感覚とその数量に基づいて行動を生み出すことの間の橋渡しをしていることを示唆します。この領域は単に数を保持するだけでも、単に動作を計画するだけでもなく、粗い「いくつか」という感覚を「何回行うか」に変換しており、安定的かつ柔軟な活動パターンの両方を利用しています。類似の脳領域がヒトの数の知覚を支えていることから、この感覚運動的な橋渡しは、数をたたいて数えるような日常の行動からより複雑な数理的推論に至るまで、私たちの数に関する行動の基盤となっている可能性があります。

引用: Seidler, L.E., Westendorff, S. & Nieder, A. Sensorimotor transformation of number in the primate parietal cortex. Nat Commun 17, 4227 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-73037-9

キーワード: 数的認知, 頭頂皮質, 感覚運動, サルの数え, ニューロン