神経

歩行者が急に飛び出してきた。危険を感じ、あわててブレーキを踏む。
自分ではすぐにブレーキを踏んだつもりでも実際は約１秒かる。
とのことですが、どうも理解不能です。
そもそもこのような緊急事態は「反射」で動くはず。
よって１秒もかからない。０．０１秒ぐらいで動けるのでは？
目から足先までの神経を伝わるのに、なんで１秒もかかるのですか？

No.2 ベストアンサー 回答者： Oh-Orange 回答日時： 2006/12/22 17:56

★素朴な質問の回答

・確かに、質問者 mainte さんの思う通りで 0.01秒ぐらいで動けると思いますよね。
・でも、どんなに早くても 0.2 秒以上はかかってしまうのですよ。
・そもそも、『危険』を感じてあわてて『ブレーキ』を踏む信号を出すまでに
　時間がかかってしまいます。
・つまり『目』から入った画像を『大脳』が処理しますが、大脳は処理時間に
　かなりかかり、瞬時には判断できないのです。→0.2 秒ぐらい時間がかかります。
・その後、神経細胞に微弱な電気信号を送り、足先に伝わっていきます。
・当然、ここでも時間がかかりますよ。なにせ、神経細胞はつながっていないの
　ですから。分かりますか？
・『神経細胞』と『神経細胞』は切れていて、『神経伝達物質』のナトリウムや
　カルシウム、カリウムなどでやり取りを行っています。よって、『脳』からの
　信号が『足先』に伝わるのに思ったほどに時間がかかるのです。
・1秒ってのは少し時間がかかりすぎるかもね。→若者ならば 0.5 秒ぐらいで
　反応できそうですが…。→訓練すると多少『反射』の反応を早められますが、
　あまり差が出ません。→人間の限界です。

余談:
・私は、ビデオデッキで早送りや巻き戻しのときに、機械のモードが停止する時間と
　自分のリモコンを押す時間を考えて早めに『停止』ボタンを押しています。
・これで、かなり『反射』を補っています。
・つまり、『足先』をいつも『ブレーキ』に乗せておけば早い反応が期待できますが
　普段このように運転する人っていませんよね。→『アクセル』から『ブレーキ』へ
　『足元』を移動するのにも『時間』がかかりますよ。
・以上。おわり。分かりましたか？

No.5 回答者： vrtemjin 回答日時： 2006/12/23 18:54

＞ruehasさんへ

うろ覚えの知識で答えるべきではありませんでした。
ご指摘ありがとうございます。

mainteさんへ
昔習っただけの不確かな知識で回答してしまい申し訳ありませんでした。

No.4 回答者： ruehas 回答日時： 2006/12/23 17:54

こんにちは。

そうですね、このようなものは大脳皮質の認知を伴なわない「無意識行動」ですから、一応「反射」ではあるのですが、取り敢えず「脊髄反射」や「動眼反射」などといった生得的な「反射（無条件反射）」とは違い、「大脳辺縁系」「小脳」「大脳基底核」といった学習機能を有する中継中枢によって行われる「条件反射（学習行動）」というのに当たります。そして、定義は定かではありませんが、複数の反応が組み合わされた複雑なものは反射ではなく、「行動」として扱うことになります。ですから、生得的な無条件反射よりは反応はだいぶ遅くなるわけですが、それでもこの程度のものでしたら概ね「０．１～０．３秒以内」ならば平均して可能なのではないかと思います。
ですが、知覚入力から末梢出力まではそのくらいの時間で済むのですが、「ブレーキ・ペダルを踏み込む」という筋肉の動作時間も０秒ではありませんし、実際に車のブレーキが掛かり始めるには、やはり１秒近く掛かってしまうという話ではないでしょうか。もちろん、動作の熟練度や、そのひとの筋肉の鍛え方によっても個人差があると思いますが、我々動物の反応速度といいますのは、だいたい「０．１秒単位」のスケールのものではないかと思います。また、お酒を飲んでいると、やはり反応速度は落ちるそうです。

それから、たいへん失礼ですが、ＡＮｏ．３さんのご説明における１～６番までの記述はほとんどの解釈が誤りだと思います。

＞1.視神経の情報を受けた大脳が歩行者が飛び出してきたことを認識する。
＞2.このまま進めば事故を起こすことを過去の経験をもとに大脳が認識する。
＞3.事故を防ぐにはブレーキを踏まなければならないと大脳が認識する。

学習行動は大脳皮質によって選択されなければならないという考え方が基本的に間違っています。
右足でブレーキ・ペダルを踏み込むというのは「熟練運動」であり「学習行動」ではありますが、これは咄嗟の「無意識行動」なのですから、このとき大脳皮質が歩行者の出現や事故の危険を認識しているということはあり得ません。この場合、その状況に危険と判断を下しているのは大脳皮質ではなく「大脳辺縁系」です。知覚入力に対して大脳辺縁系に発生した情動反応が大脳皮質「運動野」に送られることによって、我々の脳は「視覚連合野」での認知作業が行われなくとも、過去の体験学習に基づく適切な行動が無意識のうちに選択されるようになっています。そして、我々の日常生活における学習行動といいますのは、そのほとんどがこのような無意識行動によって賄われており、大脳皮質での認知を伴なう「意識行動（計画行動）」といいますのは、ほんの僅かな比率でしかありません。

＞4.大脳がブレーキを踏む体勢を取るように小脳に命令をだす。
＞5.小脳が大脳の命令を受けてブレーキを踏む体勢を取るための運動回路を選択する。

ですから、小脳に命令を出しているのは大脳皮質ではありません。
もちろん、大脳辺縁系には前頭連合野のような「右足を動かしてブレーキ・ペダルを踏め」といった運動計画は立てられません。ですが、大脳辺縁系は「危険を察知してブレーキを踏んだ」という過去と同様の状況に対して過去と同様の反応を発生させます。これが運動野を介して「運動記憶」を保持する「小脳」や「大脳基底核群」に送られます。小脳や大脳基底核では、大脳辺縁系から発せられた過去と同様の信号入力に対しての過去と同様の運動記憶を再現させるわけですから、結果的には無意識のうちに「熟練運動・学習行動」が選択されることになります。このため、「０．３秒以内」という反応速度が達成できるわけでありまして、大脳皮質での認知を伴なう「意識行動（計画行動）」では、その間に更に０．３～０．４秒ほどの余分な時間が掛かってしまいます。

＞6.小脳が現在の姿勢、状況などからブレーキを踏むための適切な体勢を取るにはどうすればいいかを演算し、筋肉に運動神経を通じて命令をだす。

筋肉に対して小脳から直接の運動命令が下されることはありません。
運動命令といいますのは、大脳皮質「一次運動野」から「錐体路（皮質脊髄路）―脊髄内運動核」を通って運動器官に伝えられるものです。一次運動野からの運動命令は、同時に運動記憶を保持する「小脳」及び「大脳基底核群」を中継中枢とする「錐体外路系」にも配られますが、その信号は運動器官へは下行せず、全てがもう一度「大脳皮質運動野」に戻って来る「ループ回路」を形成しています。運動命令はこのループを回る過程で小脳及び大脳基底核に随時入力される知覚情報と、それぞれが保持する運動記憶情報によって補正され、一次運動野から錐体路を通って運動器官に伝えられます。かつては錐体外路も運動出力とされていましたが、上記の「ループ」という解剖学的事実によって、現在ではその考え方は完全に否定されています。

従いまして、
「学習行動は大脳皮質によって選択されなければない」
「運動命令は小脳を介して運動神経系に出力される」
このような解釈は明らかな間違いですので、はっきりと訂正をさせて頂きます。

No.3 回答者： vrtemjin 回答日時： 2006/12/22 18:12

ドライバーが危険を認識し、ブレーキを踏むまでのプロセスを大雑把にですが書いてみます。

1.視神経の情報を受けた大脳が歩行者が飛び出してきたことを認識する。
2.このまま進めば事故を起こすことを過去の経験をもとに大脳が認識する。
3.事故を防ぐにはブレーキを踏まなければならないと大脳が認識する。
4.大脳がブレーキを踏む体勢を取るように小脳に命令をだす。
5.小脳が大脳の命令を受けてブレーキを踏む体勢を取るための運動回路を選択する。
6.小脳が現在の姿勢、状況などからブレーキを踏むための適切な体勢を取るにはどうすればいいかを演算し、筋肉に運動神経を通じて命令をだす。
7.筋肉が神経の刺激を受ける。
8.神経の刺激を受け、筋肉内の細胞小器官が反応し、筋肉を作動させるための化学反応を起こす。
9.筋肉が収縮を開始する。
10.筋肉の収縮で体が動きブレーキを踏む。

とっさにブレーキを踏む動きは反射行動の中でも「条件反射」と呼ばれる動きで、大雑把ですが1から10までのプロセスが必要になってきます。
ちなみに目から足につながる神経は存在しません。

自分では自覚していなくても、脳内では様々な複雑な演算や過去の経験と現在の状況の照らし合わせがおこなわれ、初めて「危ない！ブレーキを踏もう！」という反射が起きるのです。このプロセス（上述の1～6）にはどれだけ訓練しても0.2秒はかかると言われています。

また、神経の情報伝達速度は人間の運動神経の場合、秒速150ｍほどで、小脳の命令はすぐに足まで届きますが、足の筋肉が動き始めてから、足の関節が動きはじめるまでにも若干のタイムラグがありますし、足がブレーキを押し始めてからブレーキが効き始めるまでも車の構造上タイムラグが発生します。

よってとっさにブレーキを踏むまでに1秒ほどかかってしまうのです。

脳から足まで命令が伝わる時間そのものはあなたの仰る通り0.01秒もかかりません。

No.1 回答者： NAZ0001 回答日時： 2006/12/22 16:44

「まぶしいから足が動く」くらいなら反射でしょうが。

「目に入った映像から歩行者を認識して、危機回避の手段としてブレーキを選択し、ブレーキを作動させるために足を動かす」は、反射では不可能です。

ついでに。
一般に「反射」と呼ばれる現象は、「熱いから手を引っ込める」というような脊髄反射を指します。大脳処理を介在する反応は、反射とはいいません。