かつては剣を持って世界中を旅することを夢見ていましたが、携帯電話を家に忘れてきたことに気づきました...なぜ一部の人々は「ナビゲートが難しい」のでしょうか?

制作：中国科学普及協会

著者: 張文華 (中国科学院地質地球物理学研究所大学院生)

プロデューサー: 中国科学博覧会

ナビゲーションは私たちの生活に欠かせないものとなり、携帯電話の地図を使用する場合でも、車のナビゲーションを使用する場合でも、私たちは道を見つけるためにこれらのテクノロジーに頼っています。ナビゲーションシステムを離れた後、「方向感覚が鈍る」ようになる人もいます。かつては剣を持って世界を旅することを夢見ていたが、携帯を家に忘れてきたことに気づき…一歩も踏み出せない！

対照的に、伝書鳩は巣から1,000キロ以上離れていても正確に帰ってくることが出来ます。いったい何が、これほど優れたナビゲーション機能を実現しているのでしょうか?

伝書鳩はどのように移動するのでしょうか?

伝書鳩は優れた航行能力を持つ鳥で、遠くまで飛んで正確に戻ってくることができます。この能力は主にいくつかの生物学的特性と環境要因に依存します。

1. 地球の磁場の認識：

伝書鳩の優れたナビゲーション能力は、地球の磁場を感知する能力と密接に関係しています。

ウミガメ、クジラ、渡り鳥など多くの渡り動物は、毎年何千キロもの距離を移動して広範囲に渡ります。アメリカの学者たちは、アオウミガメが地理的に異なる場所における地磁気の強さと方向の違いに非常に「敏感」であることを発見した。彼らは地磁気を通じて自分自身の地図を描くことができます。

研究によれば、伝書鳩の目の間には地球の磁場を感知できる特別な隆起部分があることもわかっています。この領域は磁気受容器と呼ばれ、ハトが地球の磁場の方向と強さを感知することを可能にします。鳩を 1000 オームの抵抗を持つ半導体として考えてみましょう。飛ぶとき、翼が磁力線を切断し、2つの翼の間に誘導電圧が発生します。ハトはさまざまな方向に飛び、さまざまな方向に磁力線を切るため、発生する誘導電圧の大きさが異なり、これを利用して方向を識別できます。

伝書鳩の方向感知器官

(画像出典: Wikipedia)

2. 視覚的な手がかり:

伝書鳩は地球の磁場を感知するだけでなく、視覚的な手がかりを使って移動することもできる。人々が道路上の特別な標識を通じて経路を記憶するのと同様に、山、川、建物など周囲の特徴を位置の参照点として使用することができます。さらに、天気が良ければ、伝書鳩は太陽の位置を観察して飛行方向を修正することができます。同様に、人々は自然界で太陽を観察することによって、自分が進んでいる方向を決定することができます。

3. 体内時計の役割：

ハトの体内時計も重要な役割を果たします。ハトの体内時計は時間の経過を感知することを可能にし、事実上一種の体内「時計」として機能します。この「時計」により、伝書鳩は太陽の動きに応じて飛行経路を調整することができます。夏でも冬でも、また気象条件が異なっていても、彼らはこの能力を頼りに巣に正確に帰還することができます。

4. 偏光の知覚：

伝書鳩は光を見る特別な能力も持っています。伝書鳩は人間の目には見えない光の一種である偏光を見ることができるのです。太陽光が大気圏を通過すると、空気中の水分子や塵の粒子と相互作用し、光の方向が変化します。この変化した光は偏光と呼ばれます。簡単に言えば、偏光とは「特定の方向に揃った」光のようなものです。伝書鳩の目は、これらの「一直線に並んだ」光線の方向を認識することができ、太陽が遮られても太陽の位置を判定することができます。

例えば、人が浜辺に立っているとき、たとえ海が見えなくても、足元の濡れた砂によって海が近くにあることを知ることができます。同様に、伝書鳩は太陽が見えなくても、偏光を通して太陽の位置を感知し、正しい飛行方向を維持することができます。この能力は「内蔵ナビゲーションシステム」のようなもので、簡単に道に迷うことを防ぎ、悪天候でも安全に帰宅することができます。

伝書鳩が方向を判断する方法

（画像出典：著者自作）

すべてのハトはメッセージを届ける能力を持っているのでしょうか?

伝書鳩は優れた航行能力で有名ですが、すべての鳩がメッセージを届けられるわけではありません。伝書鳩は、方向感覚と帰巣能力が優れているように特別に飼育・訓練された品種です。一般的な野生のハトや他のハトは同じ能力を達成できない可能性があります。

伝書鳩の選択と訓練のプロセスには、通常、次の側面が含まれます。まず、品種の選択：伝書鳩の品種の選択が鍵となります。優秀な伝書鳩は、通常、強い帰巣能力、飛行持久力、良好な健康状態を備えています。したがって、繁殖の過程で、ブリーダーは優れた遺伝子を持つ鳩を選んでペアにします。 2 つ目はトレーニング プロセスです。生来の個人差に加えて、獲得したトレーニングも同様に重要です。訓練は通常、短い距離から始まり、その後、鳩がさまざまな環境や条件に適応できるように、飛行距離を徐々に増やしていきます。適切な訓練により、ハトは非常に長い距離でも正確に家への道を見つけることができるようになります。

なぜ多くの人がナビゲーションなしで道に迷ってしまうのでしょうか?

伝書鳩の優れたナビゲーション能力と比較すると、ナビゲーションなしでは多くの人が非常に混乱し、方向感覚を失っているように見えます。これは、私たちの脳のナビゲーション システムが伝書鳩ほど優れていないためであり、この「方向感覚の欠如」現象は実際には次の理由に関連しています。

1. 脳の方向感覚が弱い。

人間の脳には方向を感知するのを助けることに特化したニューロンのグループがあり、方向細胞と呼ばれます。これらは、東、南、西、北の方向を教えてくれるコンパスのように、空間方向情報を処理する役割を担っています。しかし、人によっては方向感覚細胞が十分に敏感ではないため、なじみのない環境では簡単に迷子になり、東西南北の方向がわからなくなってしまうことがあります。簡単に言えば、これらの人々は方向感覚が鈍い状態で生まれてくるからです。たとえば、車を運転しているとき、何度か曲がっても自分がどの方向に進んでいるのかわからない人がいます。これは、方向セルが時間内にルートを「調整」できなかったためです。

2. 空間認識力の低下

方向感覚に加えて、脳には場所細胞と呼ばれるタイプのニューロンもあり、これは空間内の位置を記憶するのに役立つように特別に設計されています。これらの細胞は、私たちがどこにいるのか、どこから来たのか、そしてどこへ向かっているのかを知るのに役立つ内部の「測位システム」のようなものです。しかし、場所細胞の働きが弱いと、同じ道を何度も歩いていても、毎回初めて来たように感じてしまい、「馴染み」が全く感じられず、方向感覚を失うことがあります。そのため、そのような人はよく行き慣れた場所でも迷子になってしまうのです。たとえば、スーパーマーケットに行った後、出てきたときに車をどこに駐車したか分からなくなることがよくあります。これは、位置細胞が頭の中で明確な空間地図を形成するのを助けることができないためです。

3. 視覚記憶力の低下

ナビゲーションは視覚記憶とも関連しており、視覚記憶とは、見たものを記憶する個人の能力を指します。実際、多くの人が道を見つけるために「ランドマークを見る」ことに頼っています。たとえば、見慣れた建物、道路標識、木々を見たときにのみ、この道を以前歩いたことがあると分かります。視覚記憶が弱い人は、目立つ目印を通過しても、それに気づかなかったり、すぐに忘れてしまったりすることがあります。したがって、次に同じ道を歩くときには、まるでそこに行ったことがないかのように、すべてが奇妙に感じるでしょう。

結論

伝書鳩は、その独特の生物学的特徴と環境認識能力により、広大な空間を正確に移動して家に帰ることができます。人間は方向細胞、位置細胞、記憶能力などの要因の影響を受けます。これらの「脳の GPS」が十分に機能しないと、道に迷うことが頻繁に起こります。

これらの違いを理解することは、伝書鳩のナビゲーションメカニズムをより深く理解するのに役立つだけでなく、人間の方向感覚を向上させるためのインスピレーションも提供します。地図をもっと頻繁に見る、道路標識を覚える、ナビゲーションなしで道を見つけるなど、空間認識能力を訓練することで、私たちはゆっくりと「ナビゲーションスキル」を向上させ、将来の生活で「方向感覚の欠如」の発生を減らすことができるかもしれません。