運動の効果は体力向上にとどまらない。病気のリスクを減らし、睡眠を改善し、気分を高める効果もある。では、視力にもよい影響を与えるのだろうか。新たな研究の結果は、答えが「はい」であることを示唆している。
視覚処理に関わるマウスやハエの脳領域では、身体活動中にニューロンの発火率が上昇するという最近の知見に関心を持った心理学者たちは、人間の脳でも同じことが起こるのかを調べようとした。
そのため、行動測定と神経画像技術を用いた実験を設計し、短時間の運動が人間のパフォーマンスや、その基盤となる神経活動にどのような影響を与えるかを探った。
研究者らは、低強度の運動によって視覚野の活動が高まることを確認した。視覚野は、視覚情報の処理に重要な役割を果たす大脳皮質の一部である。この研究結果は、Journal of Cognitive Neuroscienceに掲載された。
「活動の高まり、つまり私たちが『覚醒』と呼ぶものによって、情報の表現のされ方が変化し、より選択的になることを示しました」と、共著者でカリフォルニア大学サンタバーバラ校の心理学・脳科学教授、バリー・ギースブレヒト氏は述べる。「これは理解しておくことが重要です。なぜなら、その情報がその後どのように利用されるかが変わる可能性があるからです。」
「種を超えた興味深いつながりがあり、覚醒のこうした影響は、視覚情報の処理に同様の結果をもたらす可能性を示しています。これは、何らかの形で競争上の優位性をもたらすものが進化した可能性を示唆しています。」
運動が認知機能のさまざまな側面にどう影響するかを調べるため、18人のボランティアがワイヤレス心拍モニターと、頭皮に64個の電極を備えた脳波計（EEG）のキャップを装着した。固定式自転車に乗りながら、参加者は白黒の縞を交互に並べた高コントラストの刺激を用いて、9種類の空間的な向きのいずれかを判別する簡単な課題に取り組んだ。課題は安静時と、低強度および高強度の運動中に行われた。
記録したデータを計算モデルに入力し、視覚刺激によって活性化した視覚野のニューロンの反応を研究者らが推定できるようにした。参加者の安静時と、低強度および高強度の運動中の反応を分析した。
この方法により、視覚野の大規模なニューロン集団が、それぞれ異なる刺激の向きに対してどのように活動しているかを再構成できた。さらに、ニューロンがさまざまな刺激の向きをどの程度適切に表現しているかを推定する「チューニング曲線」も作成できた。
「安静時や高強度の運動時に比べ、低強度の運動時にはピーク反応が高まることが分かりました」と、筆頭著者でカリフォルニア大学サンタバーバラ校のアテンション・ラボに所属する博士研究員、トム・ブロック氏は述べる。「また、曲線の幅が狭まることも確認しました。これは帯域幅の減少を示唆しています。」
「応答の増幅と帯域幅の縮小を合わせると、ほかの条件に比べて低強度運動の条件で提示された刺激に、これらのニューロンがより敏感になっていることが示唆されます。」
これがどのような仕組みで起きるのかは明らかでないと、ブロック氏は言う。「全体的な皮質の興奮性を高める特定の神経伝達物質が関与している可能性を示す手がかりがいくつかあります。それによって、チューニング曲線の応答利得の変化やピーク反応の上昇を説明できるかもしれません。」
より広い視点から見ると、この研究は運動の重要性を浮き彫りにしているとギースブレヒト氏は述べる。「実際、短時間の運動は、たとえば脳トレゲームや瞑想と比べて、情報処理に影響を与えるより効果的で実行しやすい方法となる可能性があります。また、特定の課題に結びつかない方法でもあります。」
