「身体図式」の版間の差分

　じぶんが今椅子に座っていること、また、右足を左足の上に組んでいることをひとは観察によることなく直接知っている。あるいは、暗闇であってもじぶんが蚊に刺されれば、即座にその身体箇所に手のひらを持っていくことができる。このような場面で働いている身体に関わる潜在的な知覚の枠組みのことを、身体図式という<ref name=ref1>'''Head H, Holmes G.''' <br>Sensory disturbances from cerebral lesions. <br>''Brain''. 1911; 34: 102-245.</ref>。

　意識下で作動する身体図式は、身体イメージとは区別される (body image)。身体イメージとは、「私は、身長170cmで、瘦せ型である。大きな耳を持っている。」というような顕在的な自己身体に関する知識を指す<ref name=ref2>'''Gallagher, S.''' <br>How the Body Shapes the Mind (p. 304). <br>Oxford University Press. 2006, ISBN: 9780191622571</ref> <ref name=ref3>'''田中彰吾'''<br>身体イメージの哲学　Body Image. <br>''Clinical Neuroscience.'' 2011; 29, p.868-871.</ref>。自己概念としての身体と区別して、潜在的な身体図式の存在を主張する根拠とされてきた現象が、幻影肢である。幻影肢とは、戦場での負傷や交通事故などによって、四肢を切断する手術を受けたひとが、既に存在しないはずの手足の末端に痛み（幻肢痛）やかゆみを感じる現象を指す。幻影肢は、特に手足の切断手術の場合は90％以上という高い頻度で出現するが、 四肢に限らず、顔面、乳房、耳、内蔵など身体のどの部分でも生じ、時間の経過とともにほぼ消失すると言われている。

　頭頂葉の損傷が身体の感覚や認識を障害することは神経心理学的研究によって明らかにされてきた。身体図式の障害について、Wolpertら,<ref name=ref5><pubmed> 10196553</pubmed></ref>は、左上頭頂小葉の損傷で、右上・下肢の身体位置感覚が閉眼によって失われるという症例を報告している。この症例は、身体図式が体性感覚と視覚情報の統合を必要とし、頭頂連合野が強く関わっていることを示した。

　自分を取り巻く三次元空間は無限に広がっているように見えても、実際は、自分の手の届く範囲の空間が生存のためにもっとも重要である。頭頂連合野のVIP野および腹側運動前野のF4野の多種感覚ニューロンは、自分の身体の上肢、頭部の皮膚が触れられた時に反応し、また同じ身体部位の近接空間に視覚刺激を提示したときにも反応する。この時、視覚刺激はサルの皮膚表面に沿って動く刺激、あるいは接近させる刺激が有効なことから、身体図式が関わるもう一つの機能として、自分の手の届く範囲の空間（身体近接空間、ペリパーソナルスペース, peri-personal space）に侵入してくる物体と身体の関係を知覚し、その物体と身体の衝突を回避する防衛的機能が提唱されている。これらの領域では、身体近接空間の視覚と体性感覚刺激の両方に反応するニューロンに加えて、聴覚刺激に同時に反応するニューロンも記録される。異種感覚を統合するニューロンは、上側頭溝の尾側部<ref name=ref7><pubmed>2462027</pubmed></ref>や被殻<ref name=ref8><pubmed> 8131835</pubmed></ref>からも記録されている。

　錯覚による身体図式の一時的変容は、単一の身体部位に限らない。ピノッキオ錯覚と呼ばれる錯覚では、閉眼被験者が腕の二頭筋に振動刺激を与えられながら、自分の鼻に触ると自分の鼻がのびていくように感じるという<ref name=ref12><pubmed>3378137</pubmed></ref>。また、胴体縮小錯覚は、両手首の伸展筋に振動刺激を与えながら、自分の胴体部を触ると自分の胴体が縮小したように感じる。この時、頭頂連合野2,5野に活動が観られる<ref name=ref13><pubmed>16336049</pubmed></ref>。

　習慣的な身体の運動を身につけようとする過程で、身体図式は組み替え更新され、拡張される。身体図式の可塑性を示す証拠として注目されてきたのが、道具使用である。Irikiら<ref name=ref14><pubmed>8951846</pubmed></ref>は、ニホンザルを用いた実験で、道具の使用が身体図式を拡張する契機になることを示した。ニホンザルに道具を使わせた時、頭頂連合野の視覚と体性感覚の多種感覚ニューロンの活動がどう変わるかを見るために、ニホンザルに熊手の形をした棒を持たせて、手の届かないところにあるエサを手元に引き寄せとらせる訓練をした。Irikiらは、例えば、サルの手のひらに触覚受容野があり、同時にその手近傍に入ってくる視覚刺激にも反応する多感覚ニューロンの活動を記録した。視覚受容野は、サルが道具を使用する前では手のひら周辺の空間にあったが、熊手を使った後では、熊手の先端まで拡張し、道具使用を終えると数分して元の大きさに戻った。以上の結果は、道具使用によって熊手の先に手の身体図式が更新され、拡張した生理学的な証拠を示した。

　しかし、身体図式に限ってみても、脳はどのように自己身体のモデルを獲得し、それを柔軟に変容するのか、どのような計算が必要なのか未だ明確に分かっていない部分が多い。身体性に関わる認知機能やその発達に必要な条件を探索するために、ロボットを仮説検証のモデルとして利用するアプローチを認知発達ロボティクス、あるいは、発達構成論的アプローチという<ref name=ref18>'''Hoffmann, M., Marques, H., Arieta, A., Sumioka, H., Lungarella, M., & Pfeifer, R.''' (n.d.). <br>Body Schema in Robotics: A Review. <br>''IEEE Transactions on Autonomous Mental Development'', 2(4), 304–324.</ref>。たとえば、胎児の神経系を直接調べ、身体図式の発達過程を知ることは倫理的にできない。そこでKuniyoshi and Sangawa <ref name=ref19><pubmed>17123097</pubmed></ref>は、胎児の全身筋骨格系を模した計算機シミュレーションモデルを作成した。胎児の身体モデルは実際の胎児の物理的特徴（身体部位の大きさ、重量、関節角度など）に、神経モデルは運動制御の生理学的知見（筋紡錘からの救心性感覚繊維、脳幹セントラルパターンジェネレーター、一次運動野、一次体性感覚野）に基づいて構成された。シミュレーション上で、子宮内の環境および胎児の身体と神経モデルを相互作用させた結果、事前に明示的な制御を行っていないにもかかわらず、、実際の胎児が子宮内で見せるような（自己組織化された）身体運動と、 下肢、上肢、体幹、首を区別する体部位局在マップが形成されることが分かった。これは子宮内の環境と身体形状や筋配置等の身体的な制約が身体図式の発達を導いている可能性を示唆した。Hikitaら<ref name=ref20>'''M.Hikita, S. Fuke, M. Ogino, T. Minato, and M. Asada,'''<br>Visual attention by saliency leads cross-modal body representation<br>in Proc. 7th. Int. Conf. Develop. Learn. (ICDL), Shanghai, China, 2009.</ref>は、ロボットが身体図式の基盤と考えられる多種感覚統合マップを獲得するモデルを提案した。このモデルでは、体性感覚情報を処理するロボットの上肢の位置情報のマップと、視覚に関しては、ボトムアップ注意機構のモデルを援用したSaliency Mapがある。ロボットが物体に触れ触覚情報が入力された時に、Hebb学習によって視覚と体性感覚情報を統合する。このとき生成される統合マップが視覚と体性感覚を統合した多種感覚受容野の機能を持つと想定されている。このモデルによってロボットは、手を用いてターゲットに触れる場合に手先周辺に多種感覚受容野の統合マップが形成されたことに加えて、道具を用いてターゲットに触れる場合では、道具の先端に統合マップが拡張した。