「内部モデル」の版間の差分

脳科学で内部モデルという言葉が広まったのは，ヒトの運動制御に関する1990年代の研究からと考えられる．ヒトが目標物に手を伸ばすときの手先の軌道は，ほぼ直線の軌道で，滑らかに加速・減速する<ref><pubmed>7262217</pubmed></ref>．従来の研究では，筋肉自体のバネのような性質からこのような特徴が生じると考えられていた（文献<ref><pubmed>815518</pubmed></ref> <ref><pubmed>15136283</pubmed></ref>など）．しかし，運動中の腕には，慣性力・遠心力・コリオリ力などの力がかかり，筋肉の剛性をかなり高くしないと，筋肉の性質のみで上記のような軌道はできない．だが，実際に運動中の腕の剛性を計測すると，従来考えられていたよりも遙かに低い剛性であることが解った<ref><pubmed> 8600521</pubmed></ref>．この結果から，脳は，運動中に刻々と変化する慣性力やコリオリ力などの動力学的な要因を予測して，必要最小限の力で制御していることが示唆された．ほぼ同時期に，ヒトの予測的な運動制御を示す研究が多く報告された．例えば，手先に力をかけて，腕が見えない状態で運動したときの手先位置の予測誤差は，脳内にカルマンフィルターモデルが存在すると仮定したときの結果と良く合うこと<ref><pubmed>7569931</pubmed></ref>，指で物体を摘んで上下させるときに，慣性力など物体にかかる力（負荷力）を正確に予測して，指の力（把持力）を調節していることなどである<ref><pubmed>9006993</pubmed></ref>．これらの研究が，定量的な予測を可能にする神経機構の名称として「内部モデル」を用いた<ref><pubmed>10607637</pubmed></ref>．

内部モデルは，順モデルと逆モデルに区分される．順モデルは，脳から筋肉に送信された運動司令の遠心性コピーから運動結果（感覚フィードバック）を予測する<ref><pubmed>12662535</pubmed></ref>．逆モデルは，望ましい運動結果から，それを実現するために必要な運動司令を計算する<ref><pubmed>3676355</pubmed></ref>．

ヒトは身体の延長として，さまざまな物体や道具を操作する．身体と同様に，道具などの外界の対象物の内部モデルを獲得することで，早く正確な操作が可能になると考えられる<ref><pubmed>10646603</pubmed></ref><ref><pubmed>12163543</pubmed></ref>．例えば，使い慣れたコンピュータマウスであれば，画面上のカーソルをある場所に移動させたいと思ったときに，マウスをどの方向にどれくらい移動させればよいか，過去の経験の蓄積に基づいて予測できる．

視覚など感覚情報における変化が，自分の運動によるものか，他者や他の物の運動によるものかを区別することは，外界の恒常性を保ち，外敵から身を守るために重要である．順モデルは自分の運動による感覚フィードバックを予測するので，感覚入力から順モデルの予測を差し引けば，外界の変化を正確に知ることできる．自分で自分をくすぐってもくすぐったくないのは，くすぐるための運動司令の遠心性コピーから，くすぐられる感覚を予測し，引き算しているためと考えられている<ref><pubmed>10943682</pubmed></ref>．統合失調症の陽性症状で見られる幻聴は，このような予測や引き算のメカニズムに障害があり，自分自身の「つぶやき」や内語を自己に帰属できないために，他人の声のように感じられるという可能性が指摘されている<ref><pubmed>12039604</pubmed></ref>．脳の定量的な予測システムに関する研究は，運動制御から知覚・認知へと波及している．「内部モデル」は，学習によって獲得された予測メカニズムを示す言葉として広く使われつつあるが，分野や研究者によってだいぶ意味が異なることもある．どのような情報から（入力），どのような情報を予測（出力）する神経機構を想定しているのか，始めに示してから話を展開することが重要と思われる．