自分の手は、どこにあるのか

1998年2月、Nature に2ページの短報

ラバーハンド錯覚(rubber hand illusion, RHI)と呼ばれる現象がある。テーブルに置かれたゴム製の偽の手を数分間撫でられるだけで、脳がその偽の手を「自分の手」として受け入れ始める、という奇妙な錯覚だ。1998年、アメリカの2人の研究者がこの現象を初めて論文にした。

1998年2月19日発行の Nature
1869年創刊のイギリスの学術雑誌。進化論から DNA の二重らせん、iPS 細胞まで、現代科学の主要な発見のほとんどがこの雑誌の誌面を通過してきた。Nature 誌に、わずか2ページに満たない短い論文が載った。ピッツバーグ大学の精神科医 Matthew Botvinick
当時はピッツバーグ大学の精神科・認知神経科学研究者。後にプリンストン大学を経て、現在は DeepMind でニューラルネットワークを使った認知研究を率いる。身体所有感の実験は元々の関心分野ではなく、同僚との議論の流れから思いついた副産物だったという。Matthew Botvinick と心理学者 Jonathan Cohen
カーネギーメロン大学の心理学者。前頭前野と認知制御の研究で知られる。後にプリンストン大学に移籍し、神経科学と計算モデルを繋ぐ研究で中心的役割を果たした。Botvinick とはこの時期に共同研究の関係にあった。Jonathan Cohen による、"Rubber hands 'feel' touch that eyes see"(ゴムの手は目が見る接触を感じる)という、詩のようなタイトルの報告だった。その月、世界は長野のスケートリンク
1998年2月7日〜22日に開催された長野冬季オリンピック。日本で2度目の冬季五輪で、スピードスケート、フィギュア、ジャンプなどが連日話題になっていた。長野のスケートリンクと、ホワイトハウスのスキャンダル
クリントン大統領とホワイトハウス実習生モニカ・ルインスキーとの不倫疑惑。1998年1月に発覚し、大統領の偽証罪をめぐる議論へと発展、最終的にはクリントン弾劾裁判(1998年12月〜1999年2月)に繋がった。ホワイトハウスのスキャンダルと、バグダッドを巡る最後通牒
1998年2月、イラクが大量破壊兵器の国連査察を拒否したことを受け、米英は軍事介入の準備を進めていた。国連事務総長の直接交渉で土壇場の合意に至り、爆撃は回避されたが、翌年末の「砂漠の狐作戦」で実際の軍事攻撃へと繋がっていく、その前夜だった。バグダッドを巡る最後通牒を追いかけていた。そんな喧騒の端で、静かな小さな発表があった。

実験装置は驚くほど質素だ。参加者はテーブルに座る。左腕は衝立の後ろに隠されて見えない。その代わり、衝立のこちら側に、等身大のゴム製の左手が置かれている。参加者は、自分の本物の左手があるべき場所に、その偽の手を見ている。そして実験者は、2本の筆を持つ。1本で本物の左手を撫で、もう1本で、同時に、まったく同じリズムで、ゴムの手を撫でる。

上から見下ろしたセットアップ。本物の左手は衝立で隠れ、参加者は偽の手だけを見る。2本の筆が両手を完全に同じリズムで撫でる。

それだけだ。それだけのことを、10分ほど続ける。しばらくすると、参加者の多くが奇妙なことを報告し始める。筆が触れているのは、偽の手の方のような気がする、と。さらに時間が経つと、もっと不穏なことを言う人が出てくる。「これが自分の手のような気がする」。ゴムでできた、自分のものではないはずの手が、だんだんと自分の一部として感じられてくる。実際、目を閉じて本物の左手の位置を指さしてもらうと、参加者の指は偽の手の方向にズレている。脳内の身体地図は、物理的に書き換わっていた。

ここで鍵になるのが、論文のなかにさりげなく3番目に並んでいる「固有感覚(proprioception)
関節の角度や筋肉の張りを検知するセンサーから脳に送られる情報に基づいて、目を閉じていても自分の手足がどこにあるか分かる感覚。ギリシャ語の proprius(自分自身の)と ception(受容)から。固有感覚」という聞き慣れない言葉だ。視覚と触覚は誰でも知っている。しかし固有感覚は、ほとんどの人がその名前を知らないまま、生まれてから死ぬまで毎秒お世話になっている感覚である。

第6の感覚としての固有感覚。関節と筋肉からの情報が脳内に「自分の体の地図」を毎秒更新している。

暗闇の中を歩けるのも、キーボードを見ずにタイピングできるのも、コップを倒さずにテーブルから持ち上げられるのも、すべてこの感覚のおかげだ。壊れてみないと存在に気づかない、裏方のなかの裏方の感覚である。ラバーハンド錯覚が突きつけてくるのは、この身体所有感(body ownership)
「この体は私のものだ」という主観的な感覚。自己意識の最も基盤的な層のひとつで、普段は自明すぎて問われない。RHI はこの感覚が実は組み立て可能なものだと示した。「自分の体がここにある」という最も基盤的な感覚すら、脳の推論の産物にすぎないという事実だ。

身体所有感は3つの感覚情報が矛盾なく重なったときに成立する。RHI は、このうち視覚を欺いて他の2つを巻き込む。

300ミリ秒の崖

実験が成立するかどうかは、ある一点にかかっている。本物の手と偽の手を撫でる、そのタイミングのズレだ。完璧に同時なら錯覚は起こる。大きくズレれば起こらない。では、どこで切り替わるのか。2009年、金沢大学の島田総太郎らが PLOS ONE
2006年創刊のオープンアクセス学術誌。分野を問わず査読付き論文を掲載し、誰でも無料で全文を読める。オープンサイエンスの流れを象徴する雑誌のひとつ。PLOS ONE 誌に発表した研究で、その境目が見つかった。約 300ミリ秒。ズレがこれ以下なら脳は同期として受け入れ、これを越えると統合は壊れる。下の仕掛けで、その崖を自分の手で発見してほしい。

気づいただろうか。0から200ms ほどまでは、偽の手は徐々に赤く発光する。これは脳が「これは同期している、同じ出来事だ」と判定しているイメージだ。300ms を越えたあたりから、発光は急激に弱まる。脳は「別の出来事が2つ起きている」と判定を切り替える。なめらかに弱まるのではなく、ある地点で崖のように落ちる。これが多感覚統合の時間窓と呼ばれる、知覚の基本的な仕様のひとつだ。

脳内で、なにが起きているか

300ms の時間窓の中で、脳が行っているのはベイズ推論に近い何かだ。「視覚がこう言っている。触覚がこう言っている。固有感覚がこう言っている。この3つがもっとも整合的に説明できるシナリオは何か?」と、毎瞬間問い続けている。通常は「自分の手が本物の手の位置にあり、そこで筆が触れている」というシナリオが勝つ。しかしラバーハンド条件では、視覚の証拠が強すぎて、脳は別のシナリオに切り替える。「自分の手は、偽の手の位置にある」と。

①の平常時は、3つの感覚がすべて本物の手を指して合意している。②で同期ストロークを始めると、まず視覚の線が偽の手の方向へ引っ張られる。筆で撫でられるリズムが視覚と触覚で完全に一致しているため、脳は「視覚情報源と触覚情報源は同じ場所にある」と推論し始める。やがて固有感覚も巻き込まれ、すべての線が偽の手に収束する。③の非同期では、300ms 以上のズレによって視覚と触覚がそもそも同じ出来事だと判定されないため、統合は起きない。

RHI は「秒」のスケールで始まり、「ミリ秒」のスケールで成否が決まる。

2004年に Ehrsson らが行った研究では、参加者が錯覚を感じ始めるまでの時間は平均 約11秒 だった。つまり、11秒間同じリズムで撫でられると、多くの人で身体の境界が書き換わり始める。これが長いのか短いのかは、自分で試してみるまで想像がつかないはずだ。11秒というのは、ちょうど1回深呼吸をする程度の時間である。

身体の境界を巡る科学

この錯覚は、あなたの家で起こせる

ラバーハンド錯覚の面白さは、仕掛けが研究室の外に出せることだ。必要なのは段ボール箱ひとつと、ゴム手袋2枚、筆2本、それから協力してくれる誰か1人。全部あわせても千円もかからない。記事を閉じてから5分でセットアップし、10分で錯覚を確かめられる。画面の中で完結する錯覚ではなく、あなたの本物の手に起こる錯覚として。

この記事の最初で問いかけた「目を閉じて鼻を指で触る」動作を、もう一度やってみてほしい。今度は、その動作を可能にしている固有感覚の存在を知った上で。あなたの脳は、見えない指と見えない鼻の位置を、関節センサーと筋肉センサーからの情報をもとに、たった今も計算し続けている。その計算が狂えば、あなたは自分の体がどこにあるのか分からなくなる。ラバーハンド錯覚が教えてくれるのは、その計算が、私たちが思っているよりずっと簡単に書き換えられるという事実だ。

私たちはこれまで、聴覚の話で「音は空気の振動でしかない」ことを、視覚の話で「色は脳が作り出している」ことを見てきた。今回はさらに根本的な地点だった。外の世界の見え方や聞こえ方が脳の構成物であるなら、まだ「自分の体の中」に安全地帯があると思える。だがラバーハンド錯覚は、その最後の安全地帯すら脳の推論でしかないことを示してくる。私はここにいる、という感覚そのものが、組み立て可能なのだ。