そろばんは右脳と左脳のどちらを使う？頭の中の珠と計算回路の関係を読む

そろばん暗算は右脳だけの仕事なのか。頭の中の珠を動かす熟練者の脳画像、数字を耳で聞く実験、子どもを長期に追った訓練試験から、左右にまたがる回路と視空間処理の関係を読む。暗算の上達、位置を覚える力、知能検査の成績を分け、習い事の説明を受け取る際の見方も整理する。

机にそろばんがないのに、暗算をする人の頭には珠がある。「それは右脳を使っているから」と聞くと、何となく説明がついた気になる。しかし熟練者と非熟練者を比較した脳磁図の研究では、熟練者に左右の領域にまたがる活動が観察されている。そろばん暗算は、右脳だけに計算を任せる技ではない。[9]

特徴は、数字を頭の中のそろばんとして表し、その配置を保ちながら操作することにある。これは視空間処理、つまり形や位置関係を扱う働きと関係する。研究を見渡したレビューも、前頭・頭頂領域と後頭・側頭領域の機能や構造の変化を取り上げているが、結論の一般化には慎重さを求めている。[7]

既存記事「計算は右脳と左脳のどちらでする？答えを思い出す暗算と量を比べる処理の違い」には、計算一般の話を譲る。ここで追うのは、見えない珠を使うと計算の仕方がどう違うのか、そしてその練習が計算以外にどこまで届くのか、という問いである。

右か左かより、数字を何に置き換えるか

そろばん暗算の研究で使われる「心的そろばん」とは、頭の中に思い描いたそろばんである。熟練者は、そのイメージを操作して速く正確に計算する。数字を見たり聞いたりしても、処理の途中では珠の配置として扱える、という点が特徴だ。単に数字の印刷された紙を頭に浮かべる話とは異なる。[2][7]

たとえば、買い物の合計を暗算するとき、自分は金額を言葉で唱えているのか、それとも何らかの配置を思い描いているのか。この問いは、日常で計算の仕方を観察する入口になる。ただし、思い浮かべた感じだけで、自分の脳の活動場所を判定することはできない。熟練者と非熟練者の比較でも、違いは脳の左右を丸ごと分ける形ではなく、課題に応じた領域の組み合わせとして現れている。[2][9]

脳磁図で計算中の変化を調べた研究は、実験に応じてそろばん熟練者12〜13人と非熟練者17人を比較した。非熟練者には右の背外側前頭前野と左右の頭頂間溝、熟練者には左右の頭頂後頭溝、右の下前頭回、左の感覚運動領域を中心とした活動が検出された。著者らは、熟練者の処理を、記憶されたそろばんの空間的な操作として捉えている。[9]

ここで大切なのは、熟練者にも左側の関与があり、非熟練者にも右側の関与があることだ。「普通の計算は左、そろばんは右」と塗り分けると、この研究が示した違いを落としてしまう。変わっているのは片側の使用許可ではなく、計算に参加する領域と、その使われ方なのである。[9]

「ネットワーク」という言葉も、難しく受け取る必要はない。ここでは、計算や記憶の課題に関わる領域のつながりを指す。そろばんで訓練した子どもを調べた研究では、数字を覚えているときの活動だけでなく、安静時の領域間の結びつきにも違いが見られた。珠を思い描く話は、頭の中の絵だけで完結していない。[3]

耳から入った数字にも、珠のイメージが関わる

数字を画面で見たときだけ視空間処理が起こるのなら、「見た情報だから視覚を使うだけでは」と考えたくなる。ところが、熟練者には、耳で聞いた数字を計算するときにも似た活動が観察されている。入力の入口と、頭の中で使う表現は分けて考えられる。[2]

子どもの熟練者と非熟練者を調べた機能的磁気共鳴画像の研究では、熟練者に視覚刺激と聴覚刺激でほぼ似た活動が見られた。機能的磁気共鳴画像は、課題に伴う脳の働きを画像で調べる方法である。著者らは、熟練者の珠の表現が、目か耳かという感覚の違いを越えて使われる可能性を示した。対象は子どもであり、18〜39歳の女性でも同じ活動の組み合わせになるかは、この比較からは判断できない。[2]

同じ研究は、熟練者の中でも、簡単な連続加算と複雑な連続加算で活動の組み合わせが異なると報告した。簡単な課題では外側運動前野と側頭部の後ろ側、複雑な課題では外側運動前野と上頭頂小葉の後ろ側の活動が目立った。一方、非熟練者は、簡単な課題でも複雑な課題でも、左右の下頭頂小葉や前頭前野、運動前野を含むほぼ似た領域を使っていた。[2]

つまり、「そろばん暗算」という同じ名前の中にも、計算の複雑さによる違いがある。易しい問題で得られた画像を、そのまま桁の多い問題にも当てはめることはできない。どんな入力を使い、どんな難しさの計算をさせたかまで読むと、脳画像の意味はずっと具体的になる。[2]

読み上げられた数字を聞いて、見えないそろばんで処理する。本人の目の前に珠はないが、計算に使う形式は珠であり得る。読み上げの暗算を考える際にも、耳で受け取る段階と珠を操作する段階を区別すると、子どもの集団研究で見られた共通性を理解しやすい。[2]

珠を並べる処理と、動かす処理を時間で追う

珠の位置を思い描くことと、その珠を操作することは、似ているようで同じではない。熟練者1人を対象に脳波と脳画像を組み合わせた事例研究は、視空間処理と視覚運動処理を時間の流れに沿って分けようとした。視覚運動処理とは、視覚的な情報と動きに関わる処理を結ぶ働きである。これは個人の処理を詳しく調べた単一事例であり、複数の熟練者に共通する特徴を確かめた集団研究とは区別する。[6]

この熟練者は、目または耳から提示された8桁と4桁の加算課題で正答率100%を示した。一般の参加者が取り組んだのは1桁と2桁の加算であり、課題の条件は同じではない。この成績を「そろばんを習うと誰でも正答率100%になる」と読むことはできない。卓越した熟練者の処理を詳しく調べるための事例として受け取るべき数字だ。[6]

視覚的に提示した加算では、数字を視空間的な形式へ変換する処理が刺激の開始後およそ380ミリ秒、視覚運動的な処理がおよそ440ミリ秒に起こる可能性が示された。前者には上頭頂小葉、後者には上・中前頭回の関与が推定された。著者らの解釈は、これらが時間的に順を追って働くというものである。[6]

ただし、この時刻は、読者の頭の中にも同じ速さで珠が現れるという意味ではない。熟練者の事例で、特定の課題から推定された処理の時間である。数字が細かいほど万人に適用できるわけではない。時計の精密さと、結果を広げられる範囲は別の問題だ。[6]

この1人の観察でも、目と耳からの入力で関わるネットワークは似ており、とくに左右の上頭頂小葉と左右の中前頭回の活動が目立った。この人については、表現を作り、それを操作する過程が左右にまたがっていたと読める。目と耳の共通性を示す子どもの集団研究とは方向が重なるが、人数を増やして再現性を確かめた結果として扱うことはできない。[6]

運動前野に関する別のメタ分析は、運動の計画、暗算、視空間処理、認知制御の研究で、吻側運動前野の活動が重なることを示した。著者はこの領域を、認知と運動のネットワークの間で情報をつなぐ入口とする仮説を提示している。そろばん専用の効果を証明した研究ではないが、計算の話に動きに関わる領域が登場することを考える手がかりになる。[8]

運動と認知の活動が重なるという結果は、手を動かすことと考えることの間に、完全な境界線を引きにくいことを示す。メタ分析の著者は、吻側運動前野が状況に応じて情報の流れを仲介し、運動と認知のネットワークが一緒にも別々にも働ける、という仮説を述べている。珠を操作する計算を考えるうえでは興味深いが、重なる活動があるだけで、異なる課題の仕組みがすべて同一だと結論するのは飛躍である。[8]

また、このメタ分析は、そろばんを習った群の成績を統合して、学習効果の大きさを求めたものではない。運動計画や認知課題に伴う活動の重なりを検討している。同じ「メタ分析」という分類でも、何を集めて何を比べたかによって答える問いは違う。そろばんの成果を知りたいときには訓練試験を、処理のつながりを考えたいときにはこうした画像研究を読む。それぞれに担える役割がある。[4][8]

数字で読むそろばん暗算の研究

144人：小学校入学時に訓練群と対照群へ割り付けた長期試験の対象者数である。[4]

週2時間、5学年：同試験のそろばん暗算訓練の頻度と期間であり、家庭での推奨量ではない。[4]

64人：同試験で視空間ワーキングメモリ課題中の脳画像を集めた人数で、全対象者数とは異なる。[4]

17人ずつ：数字と珠を覚える課題で、訓練した子どもと対照の子どもを比較した研究の人数である。[3]

約380ミリ秒と約440ミリ秒：熟練者の事例で推定された視空間変換と視覚運動処理の時点である。[6]

宮川涼 Founder

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