ヒトの数トポ図における視覚・聴覚数量の集団符号化

数を数えずに「いくつか」を感じ取る脳の仕組み

人間や多くの動物は、目の前にものが1個、3個、5個あるか、あるいは聞いたビープ音が何回だったかを即座に判断できます。これは慎重に数えることなしに行える迅速な「いくつか」感覚で、部屋に何人いるかを判断したり、横断歩道に近づく車の数を推測したりと、日常の判断に不可欠です。本研究は一見単純な問いを立てます：視覚と聴覚のどちらからでも数量を判断する際、脳は同じ基本的な符号を使っているのか、そしてもしそうならその符号は脳表面上にどのように配置されているのか？

見ることと聞くことによる数の把握

この問いを調べるため、研究チームは12人の成人を超高磁場の7テスラMRIで走査しました。走査中、被験者は短時間表示される黒い点の配列を見るか、短いビープ音の連続を聞きました。どちらの場合も項目数は1から5の範囲でした。点は画面上で合計面積が同じになるようにされ、ビープ音はランダムに音高が変化するようにして、単純な視覚の明るさや音の周波数で脳の差が説明されないようにしてあります。被験者は点の色が変わったときや奇妙な音程のビープが現れたときにボタンを押すだけで、明示的に数えさせずに注意を維持させました。

数量の隠れた地図

研究チームは、皮質の各小領域がどの数量を好むかを記述する数学的モデルで脳活動を解析しました。各領域について「好みの」数量と、近接する数量に対してどれだけ広く応答するかを推定しました。その結果、数量を対数スケールで並べると応答が滑らかなベル型曲線に従うことが分かりました。これは1対2のような小さな数の差が、4対5といった同じ段差よりも大きく扱われることを意味します。視覚課題と聴覚課題の両方で、皮質の隣接する領域が隣接する数量を好むことが見られ、視覚や触覚の地図に似た規則的な「数トポ図（numerotopic map）」が形成され、数の感覚が脳表面に沿って配列されていました。

視覚と聴覚で異なる領域

数量の符号化は感覚間で類似している一方、関与する脳領域は異なっていました。視覚的な数量は後頭部や頭頂部、前頭部を含む脳の後方から上方にかけていくつかの領域で表現されました。これに対し聴覚的な数量は、聴覚に関わる側頭葉の部分や前方寄りの運動前野領域を中心に、より少数で非常に小さな地図として現れました。試験範囲内で、視覚と聴覚の数量に強く反応する単一の領域は見つからず、脳は感覚入力の流れを分離したまま共通の符号戦略を用いていることが示唆されます。さらに、より小さい数量に割り当てられる皮質面積が大きく、より大きな数を好む領域は応答幅が広く、近接する幅広い数量にまたがってぼやける傾向がありました。

なぜある数量の表現がより鋭いのか

視覚地図と聴覚地図の違いは、それぞれの感覚で数を把握しやすさの違いを反映している可能性があります。少数の点は一目でほぼ認識できる「サビタイズ（subitizing）」と呼ばれる処理で認識されますが、短い音列では同じことがはるかに難しくなります。視覚地図はより大きく、信号変化が強く、選択性が狭く、より鋭く精度の高い表現と一致していました。聴覚地図は小さく、応答は弱く広めで、音が時間的に展開しスキャナーの背景雑音に遮られやすいことや短期的に保持する必要があることが影響しているかもしれません。両感覚にわたり、左半球は右半球よりも多少鋭い選択性で数量により多くの空間を割いている傾向があり、これは視覚に関する既存の知見を聴覚にまで延長するものです。

数の感覚に対する含意

総じて、この研究はヒトの脳が視覚と聴覚にまたがって「いくつか」を表すのに共通の集団ベースの符号を用いている一方で、それを単一の完全に共有された中枢ではなく感覚特異的な別々の地図として実装していることを示します。各地図は隣接する脳組織が隣接する数量を表すように組織され、小さい数ほどより多くの領域を占め、より精密に符号化されます。一般向けの要点は、私たちの無意識的で容易な数の感覚は、同じ基底原理に従う精緻に構造化された感覚別の脳内配置によって支えられているということです。これらの発見は、これらの地図が子どもでどのように発達するか、個人差がどう現れるか、日常生活で脳が視覚と聴覚の数量情報をどのように統合するかを調べる将来の研究の基盤となります。

引用: Jeong, G., Soch, J., Trampel, R. et al. Population coding for visual and auditory quantity in human numerotopic maps. Commun Biol 9, 383 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09752-2

キーワード: 数量知覚, 多感覚知覚, 脳地図化, 集団符号化, 数的認知