心理学・脳科学/Psychology・Neuroscience 記事/Article

プロの選手ように運動やスポーツが自動的にできるメカニズムの心理学・脳科学

・スポーツや運動が苦手です。得意になりたい!

・自動的に体が動くようになるのはなぜ?

・プロの選手は意識せずに無意識的に難しいことができる。

運動やスポーツで体が勝手に自動的に動くという経験はありませんか?

私はあります。

特に自分が部活で練習してきた野球では、意識せずにバットを振れますしボールをキャッチできます。

一般的に何をするにしても、プロになるまでには一万時間の練習が必要だと言われています。

それくらい練習してようやく、スポーツも運動も勉強も芸術も形になります。

では、なぜそれくらい練習しないといけないのか?

それが、体が勝手に動く自動化にあります。

プロスポーツ選手は、体が勝手に自動的に動いて目覚ましいパフォーマンスをするのです。

体が勝手に動く自動化こそが練習の成果と言えます。

そこで今回は、そんな体が自動的に動くと言う現象を心理学や脳科学の知見を基に紐解きます。

この現象のメカニズムが分かれば、スポーツや運動が苦手でも得意になれるかもしれません。

本記事では以下のことが学べます。

1. 体が勝手に自動的に動く現象はどういうものか?

2. 体が自動的に動くことは注意の機能と関係していること

3. 練習後に体が勝手に自動的に動くようになる脳内メカニズム

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①練習した後に体が勝手に自動的に動くようになるのはなぜ?

練習前は難しかったことでも、練習後に自動的に難なくできることがあります。

このような現象を心理学や脳科学では、自動化(英語で「Automaticity」)と言います。

運動の自動化の初期の心理学的研究

この自動化の研究はかなり古くからあります。

その初期の研究としてBrown & Carr (1989)があります。

彼らは、キーボードのキー押しの順番を決めて実験参加者に練習させます。

その後、キー押しと同時にパソコン画面に表示された数字の順番を覚える課題を追加しました。

つまり、マルチタスクしている時のキー押しの課題成績を見たのです。

マルチタスクをすることで、練習したキー押しがどれくらい自動的にできているのかを見ました。

結果が以下の図です。

automaticity dual task

この図のNo-shift controlの欄を見てください。

T1が練習前で、T2が練習後です。

上の欄のsingle taskがキー押しのみ。

Dual taskがキー押しと数字の記憶とのマルチタスクです。

数字は、課題を終えるまでの時間を示しています。

すると、T1よりT2の方が、明らかに課題を終えるまでの時間が短くなっていることがわかります。

さらに、マルチタスクをしてもキー押しの時間がかなり短くなっています。

つまり、キー押しの練習によって、キー押しが自動化されたのです。

彼らは、このように、キー押しのような簡単なタスクでも自動化することを示しました。

本当はもっといろいろしていますが、気になる方は原著論文をご覧ください。

ちなみに、マルチタスクについての心理学と脳科学の記事がございます。

仕事の作業効率を上げるマルチタスクの心理学・脳科学:マルチタスク能力の向上法

合わせて読んでいただけると幸いです。

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自動化には注意の向け方が大事

次に、運動やスポーツで自動化するには、注意の向け方が重要だと言うことを示したWulf et al. (2001)の研究を見ます。

彼らは、バランスを取る装置を使って、自分の注意を足に集中させる内的注意条件(internal)バランスを取る装置についている点に注目させる外的注意条件(external)の二条件を設けて運動の自動化が生じるかを研究しました。

すると結果が下の図です。

automaticity balance

縦軸は、バランス課題の反応の速さ。

横軸は練習日を示しています。

●が内的注意条件。

○が外的注意条件です。

図のように、練習をするごとに両方の条件でも反応速度が速くなっていきます。

特に、○の外的注意条件の方が●の内的注意条件よりも、反応速度が速く、上達もすることが示されています。

つまり、足に意識を向けているよりも、他のものに意識を向けている方が運動成績も良く、上達も早いのです。

この結果は、注意の向け方が重要であることを示しています。

意識して動かしている間は練習が必要である証拠。

無意識に他のことにも気を使え、かつできるようになってこそプロの領域なのです。

プロと素人では注意を向ける方向が違います。

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②スポーツや運動が自動的にできる脳内メカニズム

練習をすれば、運動が自動化できることがわかりました。

では、その時、脳内ではどうなっているのでしょうか?

スポーツや運動の自動化には運動野の活動の変化が重要

Poldrack et al. (2005)は、実験参加者に画面に表示される位置と一致するボタンを押す課題をさせて、その最中に音を記憶させる課題を課しました。

つまり、先ほどと同じマルチタスクです。

マルチタスクしている中でも課題ができるようになるかを追うことで自動化の脳内メカニズムを見ました。

まず課題成績は下の図のようになりました。

automaticity task

STがボタン押しの課題のみの場合。

DTがマルチタスクをした場合です。

この図では、白と黒の違いだけで充分です。

縦軸がボタン押しの反応速度。

横軸が練習日です。

すると、いずれの色にしても、練習するごとに(右へ行くごとに)反応時間が早くなっていることがわかります。

つまり、ボタン押しのみでもマルチタスクでも練習の効果により自動化行われたことを示しています。

この時の脳活動が下の図です。

automaticity neural

上の図が練習前、下の図が練習後の脳活動です。

練習前では、運動をつかさどる前頭葉の領域の活動が見られます。

しかし、練習後では、前頭葉が青くなり、活動が下がっていることが示されています。

つまり、練習前では脳をフル活用して行っていたことが、練習後は脳をあまり使わずにできるようになったことを示しています。

意識せずにできるようになる。

まさに自動化を表しています。

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スポーツや運動の自動化には脳の奥の部分の活動が必要

最後に、実際に手を動かす運動課題をさせたPuttemans et al. (2005)の研究を見ます。

彼らはメトロノームに合わせて腕の曲げ伸ばし運動などをしながら、様々な運動をさせます。

その動きの正確さと動きの自動化について脳活動を見ました。

動きのパフォーマンスは以下の図のようになりました。

automaticity error

縦軸はパフォーマンスのエラー率。

横軸は練習日を表しています。

棒グラフの色は無視して結構です。

ABいずれのグラフでもエラー率が日を追うごとに(右へ行くごとに)下がっていることがわかります。

つまり、練習によって自動化が促されたのです。

その時の脳活動が以下の図です。

automaticity brain

この図は、先ほどと同じ、運動をつかさどる前頭葉の活動です。

どの領域でも、青く光り、練習を追うごとに活動が下がっていることが真中の線グラフからわかります。

automaticity deep brain

この図は、練習をするごとに活動が上がる脳領域です。

Dの図は、小脳という部位で、運動や姿勢保持など無意識的な運動に関連します。

Eの図は、線条体という領域で、学習やモチベーションや体を動かすことに関係します。

つまり、練習をして運動が自動化すると、脳の奥の方の領域が活動するようになります。

重要なのは、脳の浅い運動野の活動が下がり、脳の深い部分の運動に関連する領域が活性化するようになること。

このことが何を意味しているのかは所説ありますが、脳の奥にいくほど無意識に関係することから、無意識的に運動ができることを表しているのではないかと思われます。

自動化が無意識的にできる理由ですね。

この研究結果は、比較的最近の研究でも同様に示されています(Helie et al., 2010)。

比較的頑健な知見だと言えそうです。

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③まとめ

以上より、自動化と注意の関係性や自動化のメカニズムについて見てきました。

まとめると以下のようになります。

  • 注意が自分の体に向いている限りは練習が必要
  • 注意が必要なくなると自動化された証拠
  • 自動化の脳内メカニズムとして、脳の前頭葉の運動野の活動は下がる。
  • 一方、脳の奥の方の運動に関連する脳領域は自動化すると活性化する

自動化は誰しも経験することですが、自動化に至る人は多くありません。

もしかしたら、将来的に、脳の奥の方の領域を活動させる練習法や脳の刺激法で自動化しやすくなるかもしれません。

それは将来の研究しだい。

でも今は、不断の努力継続こそが自動化のカギであり、プロへの道なのかもしれません。

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参考文献

Brown & Carr (1989). Automaticity in Skill Acquisition: Mechanisms for Reducing Interference in Concurrent Performance. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 15(4), 686-700.

Helie et al. (2010). Evidence for Cortical Automaticity in Rule-Based Categorization. Journal of Neuroscience, 30(42), 14225-14234.

Poldrack et al. (2005). The Neural Correlates of Motor Skill Automaticity. journal of Neuroscience, 25(22), 5356-5364.

Puttemans et al. (2005). Changes in Brain Activation during the Acquisition of a Multifrequency Bimanual Coordination Task: From the Cognitive Stage to Advanced Levels of Automaticity. Journal of Neuroscience, 25(17), 4270-4278.

Wulf et al. (2001). The automaticity of complex motor skill learning as a function of attentional focus. The Quarterly Journal of Experimental Psychology, 54A(4), 1143-1154.

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