よってリズムを感じているとき、脳内には外部リズムを再現する「内部モデル」と、リズムに合わせた「運動準備」の少なくとも2種類の情報があると予想されます。

ただし、この2つの情報が脳のどこで担われているのかは分かっていませんでした。

「リズム知覚」と「リズム運動」を担う脳領域を特定!

そこで研究チームは、以前からリズムを知覚したときに強く活性化することが知られていた「小脳」「⼤脳基底核」がどのような情報を担っているのかを調査。

実験ではサルを対象に、視覚刺激を一定のテンポで点滅させて、それが急に⼀拍抜ける(欠落する)と眼を動かして報告するように訓練しました。

現れるはずの刺激が「無い」ことを検出するためには、刺激のタイミングが正確に予測できなければなりません。

このとき、視覚刺激の繰り返しは「リズムの知覚」の情報を、眼球運動は「リズムへの同期運動」の情報を担います。

実験の模式図
実験の模式図 / Credit: 北海道大学 – 小脳と大脳基底核のもつ時間情報の違いが明らかに~リズム感を生みだす脳内機構~(2023)

そして各脳領域の神経活動を記録したところ、小脳は「感覚」の情報を、大脳基底核は「運動」の情報をより強く担っていることが判明しました。

つまり、小脳は外界から入力される周期的なリズムの「内部モデル」を脳内に生成し、大脳基底核はそのモデルに基づいた「運動準備」に関与すると考えられるのです。

この仕組みは私たちヒトにも当てはまると推定されています。

というのも以前の研究で、ヒトの⼩脳と⼤脳基底核はともにリズム知覚やリズミカルな運動の制御に関与していることが知られていたからです。

ただ両部位の機能の違いまでは明らかにされていませんでした。

しかし今回の研究から、私たちのリズム感は、小脳がまず外部のリズムを脳内でモデル化し、それをもとに大脳基底核がリズムに合った運動を作ることで成り立っていると考えて良さそうです。