「数・量の概念」の版間の差分

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''国立障害者リハビリテーションセンター研究所 脳機能系障害研究部''<br>
DOI：<selfdoi />　原稿受付日：2012年4月23日　原稿完成日：2012年8月31日<br>
担当編集委員：[http://researchmap.jp/read0048432 定藤 規弘]（自然科学研究機構 生理学研究所 大脳皮質機能研究系）<br>
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英：concept of number/quantity
英：concept of number/quantity


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　数・量の概念は、[[wikipedia:ja:哲学|哲学]]や[[wikipedia:ja:心理学|心理学]]の関連分野でも扱われてきたが、脳科学では、対象から、数さらには量に関わる概念を作り出し、それを操作する際の脳内情報処理過程についてを主に扱う。数の概念の要素として、量（quantity）、順序（rank）、ラベル（label）の3つがあげられている（図）<ref name="Nieder2005"><pubmed>15711599</pubmed></ref>。
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== 動物 ==


　数・量の概念（concept of number/quantity）とは、数さらには量に関わる概念である。哲学、心理学の関連分野でも扱われてきたが、脳科学では、対象から、数さらには量に関わる概念を作り出す際の脳内情報処理過程についてを主に扱う。量、順序、ラベルの3要素を持つものとされている<ref name="Nieder1"><pubmed>15711599</pubmed></ref>。
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　上記の具体例として、例えばNiederらは、数を判断させる課題を遂行中のサルから単一細胞電位記録を行い報告している。1940年代には、[[wikipedia:ja:鳥類|鳥類]]でも紙に描かれたドットの数のマッチングが可能であることが知られていたが、このサルを用いた実験でも、空間配置、表面積、円周、密度、形状など様々な要素のドットを提示し、ドットの大小・位置などは関係なく、数に応答するようにサルを訓練することに成功した。その結果、数を判断する課題を行わせている最中には、前頭前野の外側部や頭頂間溝周辺において、[[視覚]]刺激の要素ではなく刺激に含まれる図形の数によって変化する神経細胞の活動が観察できた<ref name="Nieder2005" /><ref name="Miller2003" /><ref name="Nieder2009" />。


==動物の脳内機構を対象とした研究==
== ヒト ==
[[ファイル:数量の概念_図の候補_fromNieder2005NRN.jpg|thumb|450px|数量の概念(文献1より引用)]]
　覚醒サルに対する単一細胞電位記録手法を用いた実験的研究等により、数・量の概念学習を対象としてその脳内情報処理が明らかとなってきた<ref><pubmed>12744974</pubmed></ref>。量（quantity）、順序（rank）、ラベル（label）の3要素を持つものとしての説明がなされており<ref name="Nieder1"><pubmed>15711599</pubmed></ref>（図を参照）、量や、量と順序の関係に着目した研究等から、特に頭頂間溝などの後部頭頂皮質と前頭前野の関与が示唆されている<ref name="Nieder2"><pubmed>19400715</pubmed></ref>。


==ヒトの脳内機構を対象とした研究==
　[[機能的磁気共鳴画像法]]（fMRI）<ref name="Arsalidou2001"><pubmed>20946958</pubmed></ref>や、[[経頭蓋磁気刺激法]]（TMS）<ref name="Sandrini2008"><pubmed>18976990</pubmed></ref>といった神経画像手法を用いて数・量の概念に関するヒト脳内情報処理が明らかとされてきており、やはり頭頂間溝などの後部頭頂皮質の役割が最も注目されている。動物実験と同様に、量や、量と順序の関係に着目した研究が多い<ref name="Nieder2009" />。また、ヒトが行う正確で離散的な処理も着目されている<ref name="Nieder2005" /><ref name="Dehaene1999"><pubmed>10320379</pubmed></ref><ref name="Kansaku2007"><pubmed>17051376</pubmed></ref>。さらに、数・量に関わらず、大きさ（magnitude）には共通の神経基盤が関与するとの観点からの研究もなされている<ref name="Bueti2009"><pubmed>19487186</pubmed></ref>。
　機能的磁気共鳴画像法（fMRI）<ref><pubmed>20946958</pubmed></ref>や、経頭蓋磁気刺激法（TMS）<ref><pubmed>18976990</pubmed></ref>といった神経画像手法を用いて数・量の概念に関するヒト脳内情報処理が明らかとされてきており、やはり頭頂間溝などの後部頭頂皮質の役割が最も注目されている。動物実験と同様に、量や、量と順序の関係に着目した研究が多くなされている<ref name="Nieder2"><pubmed>19400715</pubmed></ref>。また、ヒトが行う正確で離散的な処理に着目した研究もある。さらに、数・量に関わらず、大きさ（magnitude）には共通の神経基盤が関与するとの観点からの研究もなされている<ref><pubmed>19487186</pubmed></ref>。


==関連項目==
　その実際を例示すると、ArsalidouとTaylorは、過去の神経画像手法を用いた研究に関してメタ解析を行うことで、数・量に関わる脳領域を報告した。数の比較等の計算を必要としない課題では、[[頭頂葉]]、特に上・下[[頭頂小葉]]が重要であり、計算を必要とする課題では、それらの領域に加えて、中・上[[前頭回]]などの前頭前野や[[楔前部]]が活動することを示した。さらに計算課題の中でも足し算、引き算、掛け算の計算内容の違いによっても活動する部位が異なることを示している<ref name="Arsalidou2001" />。
*概念形成（concept formation）


==参考文献==
　ヒトの正確な数的処理の特殊性についても報告されており、連続した刺激を正確にカウンティングさせる際のfMRI信号を計測すると左[[腹側運動前野]]の活動が認められ、さらにこの領域に磁気刺激（TMS）を加えると、カウンティングが正確に行えなくなることが示された<ref name="Kansaku2007" />。また、Dehaeneらの研究からは、正確な計算には左[[角回]]に活動がみられるのに対して、概算を行う際は、両側の頭頂葉に活動がみられることが見いだされた<ref name="Dehaene1999" />。
<references/>


== 関連項目 ==
*[[概念形成]]


（執筆者：神作 憲司、担当編集委員：定藤 規弘）
== 参考文献 ==
<references />

2014年6月6日 (金) 16:54時点における最新版

大良 宏樹、神作 憲司
国立障害者リハビリテーションセンター研究所 脳機能系障害研究部
DOI：10.14931/bsd.1095　原稿受付日：2012年4月23日　原稿完成日：2012年8月31日
担当編集委員：定藤 規弘（自然科学研究機構 生理学研究所 大脳皮質機能研究系）

英：concept of number/quantity

　数・量の概念は、哲学や心理学の関連分野でも扱われてきたが、脳科学では、対象から、数さらには量に関わる概念を作り出し、それを操作する際の脳内情報処理過程についてを主に扱う。数の概念の要素として、量（quantity）、順序（rank）、ラベル（label）の3つがあげられている（図）[1]。

図: 数の概念
Niederらは、陸上競技の写真を例に数・量の概念を説明している。この4人の陸上選手が並んでいる写真には、量、順序、ラベルの要素を含んでいる。まず「4人」というのが量の要素にあたる。また、右端の選手に注目した場合に「4番目」ということができる。これが順序の要素にあたる。右端の選手は、「968番」のゼッケンをつけている。これがラベルの要素にあたる。ラベルは、個体認識や分類のための番号であり、直接的には量や順序との対応を持たなくともよい。文献[1]より著者および出版社の許可を得て引用。

動物

　覚醒サルに対する単一細胞電位記録手法を用いた実験的研究等により、数・量の概念学習を対象としてその脳内情報処理が明らかとなってきた[2]。量や、量と順序の関係に着目した研究等から、特に頭頂間溝などの後部頭頂皮質と前頭前野の関与が示唆されている[3]。　　

　上記の具体例として、例えばNiederらは、数を判断させる課題を遂行中のサルから単一細胞電位記録を行い報告している。1940年代には、鳥類でも紙に描かれたドットの数のマッチングが可能であることが知られていたが、このサルを用いた実験でも、空間配置、表面積、円周、密度、形状など様々な要素のドットを提示し、ドットの大小・位置などは関係なく、数に応答するようにサルを訓練することに成功した。その結果、数を判断する課題を行わせている最中には、前頭前野の外側部や頭頂間溝周辺において、視覚刺激の要素ではなく刺激に含まれる図形の数によって変化する神経細胞の活動が観察できた[1][2][3]。

ヒト

　機能的磁気共鳴画像法（fMRI）[4]や、経頭蓋磁気刺激法（TMS）[5]といった神経画像手法を用いて数・量の概念に関するヒト脳内情報処理が明らかとされてきており、やはり頭頂間溝などの後部頭頂皮質の役割が最も注目されている。動物実験と同様に、量や、量と順序の関係に着目した研究が多い[3]。また、ヒトが行う正確で離散的な処理も着目されている[1][6][7]。さらに、数・量に関わらず、大きさ（magnitude）には共通の神経基盤が関与するとの観点からの研究もなされている[8]。

　その実際を例示すると、ArsalidouとTaylorは、過去の神経画像手法を用いた研究に関してメタ解析を行うことで、数・量に関わる脳領域を報告した。数の比較等の計算を必要としない課題では、頭頂葉、特に上・下頭頂小葉が重要であり、計算を必要とする課題では、それらの領域に加えて、中・上前頭回などの前頭前野や楔前部が活動することを示した。さらに計算課題の中でも足し算、引き算、掛け算の計算内容の違いによっても活動する部位が異なることを示している[4]。

　ヒトの正確な数的処理の特殊性についても報告されており、連続した刺激を正確にカウンティングさせる際のfMRI信号を計測すると左腹側運動前野の活動が認められ、さらにこの領域に磁気刺激（TMS）を加えると、カウンティングが正確に行えなくなることが示された[7]。また、Dehaeneらの研究からは、正確な計算には左角回に活動がみられるのに対して、概算を行う際は、両側の頭頂葉に活動がみられることが見いだされた[6]。

関連項目

参考文献

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 Nieder, A. (2005).
    Counting on neurons: the neurobiology of numerical competence. Nature reviews. Neuroscience, 6(3), 177-90. [PubMed:15711599] [WorldCat] [DOI]
  2. ↑ 2.0 2.1 Miller, E.K., Nieder, A., Freedman, D.J., & Wallis, J.D. (2003).
    Neural correlates of categories and concepts. Current opinion in neurobiology, 13(2), 198-203. [PubMed:12744974] [WorldCat] [DOI]
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 Nieder, A., & Dehaene, S. (2009).
    Representation of number in the brain. Annual review of neuroscience, 32, 185-208. [PubMed:19400715] [WorldCat] [DOI]
  4. ↑ 4.0 4.1 Arsalidou, M., & Taylor, M.J. (2011).
    Is 2+2=4? Meta-analyses of brain areas needed for numbers and calculations. NeuroImage, 54(3), 2382-93. [PubMed:20946958] [WorldCat] [DOI]
  5. ↑ Sandrini, M., & Rusconi, E. (2008).
    A brain for numbers. Cortex; a journal devoted to the study of the nervous system and behavior, 45(7), 796-803. [PubMed:18976990] [WorldCat] [DOI]
  6. ↑ 6.0 6.1 Dehaene, S., Spelke, E., Pinel, P., Stanescu, R., & Tsivkin, S. (1999).
    Sources of mathematical thinking: behavioral and brain-imaging evidence. Science (New York, N.Y.), 284(5416), 970-4. [PubMed:10320379] [WorldCat] [DOI]
  7. ↑ 7.0 7.1 Kansaku, K., Carver, B., Johnson, A., Matsuda, K., Sadato, N., & Hallett, M. (2007).
    The role of the human ventral premotor cortex in counting successive stimuli. Experimental brain research, 178(3), 339-50. [PubMed:17051376] [WorldCat] [DOI]
  8. ↑ Bueti, D., & Walsh, V. (2009).
    The parietal cortex and the representation of time, space, number and other magnitudes. Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences, 364(1525), 1831-40. [PubMed:19487186] [PMC] [WorldCat] [DOI]
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