目を閉じても、なぜ数歩は歩けるのか？──人間が「いまどこ」を知る三つの手がかり（目・内耳・海馬）

目を閉じても、なぜ数歩は歩けるのか？──人間が「いまどこ」を知る三つの手がかり（目・内耳・海馬）

前回は「機械はどうやって"いまどこにいるか"を知るのか」という話でした。地図と照らし合わせる「地図重視型」と、目の前の景色で読む「視覚重視型」。では、私たち人間はどうなのでしょう。

正直に言うと、私はこの分野の専門家ではありません。

今回の記事も、「人間の体って、どうなっているんだろう」という素直な疑問から、いろいろ調べてみてわかったことを、私なりに整理したものです。

専門的に厳密でない部分はあるかもしれませんが、調べていくうちに「なるほど！」と腹に落ちた驚きを、そのままお裾分けできたらと思います。

目を閉じても、数歩は歩ける

ためしに、いま座っている部屋で、目を閉じたまま立ち上がって数歩進む姿を想像してみてください。ぶつからずに、なんとなく歩けそうな気がしませんか。夜中に電気を消したまま、家の中を歩いてトイレまでたどり着けるのも同じです。

目をつぶっているのに、なぜ歩けるのでしょう。

これも私の素直な疑問でした。そして調べてみると、このシリーズで何度か出てきた「目隠しで歩いて、いまどこ？を当てるゲーム」を、実は私たち人間が毎日やっているらしいのです。

人間は、目という一つの道具だけで世界を歩いているわけではない。代表的には、目・内耳・海馬のような仕組みを、脳の中でそっと束ねているようなのです。

① 目：景色で読む

まずは視覚。これはわかりやすいですね。前回でいう「視覚重視型」です。

私たちは、見えている景色のなかから「あの角」「この棚」といった目印を探し、自分の位置を確かめています。明るい場所ではとても頼りになります。けれど、目だけに頼ると、暗くなったとたんにお手上げです。

目を閉じれば景色は消えるのに、それでも歩ける。ということは、目以外の何かが働いているはずです。

② 内耳：体の中の「動きセンサー」

調べてみて、その正体の一つだとわかったのが、耳の奥にある内耳（ないじ）でした。

耳というと「音を聞く器官」だと思いがちですが、実はもう一つ大事な役目があるそうです。大まかに言えば、体の傾きや回転、加速を感じる仕組みです。目を閉じたまま椅子をくるっと回してもらうと、見えていないのに「あ、回った」とわかりますよね。あれが内耳の仕事だといいます。

これを知って面白かったのは、スマホやドローンに入っているIMU（慣性計測装置）——「傾いた」「動いた」を感じるあの部品——と、似た役割を持つセンサーとして考えると理解しやすい、ということです。人間は、生まれつき体の中に小さなセンサーを積んでいるようなものなのですね。

ただ、内耳にも弱点があるようです。内耳が感じているのは「どれだけ動いたか」の積み重ねなので、目を閉じて歩き続けると、少しずつ実際とズレていく。点群の回でお話しした「雪原を歩数だけ数えて歩くと、進むほどズレていく」あの現象——ドリフト——に近い考え方として捉えると、わかりやすいかもしれません。だから私たちは、ときどき目を開けて景色で答え合わせをし、ズレをリセットしているのだと考えると、腑に落ちます。

ちなみに乗り物酔いは、この「目の言い分」と「内耳の言い分」が食い違うときに起きる、というのがよくある説明です。スマホを見ていると目は「止まっている」と言い、内耳は「揺れている」と言う。その矛盾を脳がさばききれないことが一因とされます。

③ 海馬：頭の中の地図

三つめは、脳の奥にある海馬（かいば）です。

実は、これを調べようと思ったきっかけは、私自身の小さな疑問でした。私は、四つか五つの頃に住んでいた家の間取りを、いまでもなんとなく思い出せます。玄関を入って、廊下を進むと台所があって、その奥に部屋があって……と、目を閉じれば、その家のなかを歩けそうな気がする。

建物はもうありません。図面を見たわけでもない。それなのに、なぜこんなに昔の空間を「歩けるかたち」で覚えているのだろう、と不思議でした。

それで調べてみて、驚きました。海馬を含む脳の仕組みには、自分がいま「どこにいるか」に関わる細胞があるというのです。特定の場所に来ると決まって活動する「場所細胞」や、空間に方眼紙のような格子を敷くように反応する「グリッド細胞」と呼ばれるもの。ノーベル財団の発表によれば、1971年に場所細胞が、2005年にグリッド細胞が発見され、この「脳の中の位置づけシステム」の発見が、2014年のノーベル生理学・医学賞につながったそうです。

なるほど、と腹に落ちました。イメージとしては、脳が頭の中に方眼紙の地図を広げているようなものです。だから私たちは、初めての街でも「だいたいあっちの方角」と見当をつけられるし、何十年も前に住んだ家の中を「なんとなく歩ける」のだろう、と。これは前回でいう「地図重視型」に近い働きですね。

三つを束ねる＝脳のセンサーフュージョン

調べていて、いちばん面白かったのがここです。

人間は、目（景色）・内耳（動き）・海馬（地図）という三つを、脳の中で同時に束ねて使っているようなのです。明るければ目を強めに、暗ければ内耳と記憶を強めに。一つが欠けても、残りで補える。だから目を閉じても数歩は歩けるし、暗い家の中も移動できる。そう考えると、つじつまが合います。

なお、実際には筋肉や関節からの感覚なども関わりますが、ここでは大きく三つに絞ってお話ししています。

この「複数のセンサーを束ねて、一つの答えにする」やり方を、機械の世界ではセンサーフュージョンと呼びます。お気づきでしょうか。私たちがこのシリーズでずっと見てきた話——点群か画像か、iPhoneかプロ機材か——も、結局は「どれか一つ」ではなく「どう束ねるか」に向かっていました。

機械もまた、人間が自然に行っている情報の束ね方に近い考え方を、技術として実現しようとしているのかもしれません。素人なりに調べてみて、私はそこにいちばん驚きました。

まとめ、そして次回へ

「いまどこにいるか」を知るのに、人間も機械も、たった一つのセンサーには頼っていない。目で景色を読み、内耳で動きを測り、海馬で地図を思い出す。そうした情報を束ねることで、私たちはまっすぐ歩きやすくなる。調べてみてはじめて知ったことですが、自分の体のことなのに、少し誇らしい気持ちになりました。

では、この仕組みをまるごと積んだ機械——たとえばお掃除ロボットや自動運転——は、いったいどうやって動いているのでしょう。実は中身は、驚くほど似ているようです。次回は、その話をしてみます。

私たちは、自分でも気づかないうちに、いくつもの力を同時に使って立っています。一つの強みがうまく働かない日があっても、別の力がそっと支えてくれる。子どもの頃に歩いた家の地図を、いまも心のどこかが覚えてくれていたように。仕事も、きっと同じです。だから、いま自分にできる一歩を、肩の力を抜いて踏み出していきましょう。

このテーマに関心がある方は、ぜひのぞいてみてください。私たち One Technology Japan も、3Dスキャンや建設DXの取り組みを紹介しています。「機械が現実をどう捉えるか」に、現場で毎日向き合っています。

https://onetech.jp

今日という一日を、ていねいに。

WHAT A WONDERFUL DAY TODAY!

参照・出典

ノーベル財団（NobelPrize.org）「The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2014」
プレスリリース：https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2014/press-release/
（場所細胞：1971年・オキーフ／グリッド細胞：2005年・モーザー夫妻／2014年受賞）

📚 シリーズ「3Dスキャンの素直な疑問」全10回

第1回｜入口：3Dスキャンって、何種類あるの? ——測り方の道具箱
第2回｜点群①：LiDARは「面」が見えて、「角」が見えにくい ——その素直な理由
https://note.com/nkawam/n/nb1754710f91c
第3回｜点群②：iPhoneで測ったのに、現場では使えない? ——ドリフトという落とし穴
https://note.com/nkawam/n/n2181d04ad0dd
第4回｜点群③：同じ"光"で測っているのに、なぜ機械ごとに差が出るのか? ——据え置き・iPhone・ハンディの仕組み
https://note.com/nkawam/n/nb4cfede41130
第5回｜位置推定：同じ道を走るのに、なぜウェイモとテスラは"見ているもの"が違うのか? ——地図と照らす派、景色で読む派
https://note.com/nkawam/n/na3b4be521ba0
第6回｜人間の空間認知：私たちも、目だけで歩いてはいない ——目・内耳・海馬の合わせ技（本記事）
第7回｜ロボティクス：掃除ロボも自動運転も、中身は同じ ——デモと現場のあいだ
第8回｜メッシュ・ボクセル：砂つぶを、かたちにする ——張りぼてと積み木
第9回｜BIM：かたちに「意味」が宿るとき ——これは扉、これは柱
第10回｜フォトグラメトリ：写真だけで、現実をそっくり起こす ——最初の問いに戻る

※ マガジンでまとめて読めます：3Dスキャンの素直な疑問
https://note.com/nkawam/m/m671deca67a4b