ハトはなぜ歩くとき一歩ごとに必ず頭を下げるのでしょうか?頭がくらくらしませんか？

レビューの専門家：有名なポピュラーサイエンスライターのラン・ハオ氏

1978 年のある日、カナダのクイーンズ大学研究所の研究者グループが、トレッドミルが入ったプレキシガラスの箱の周りに集まりました...彼らは何をしていたのでしょうか?鳩がその上を歩いているのを見てください。この面白いシーンの背後には、昔からの疑問に答えようとする試みがあります。ハトはなぜ歩くときに頭をうなずくのでしょうか?

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広場では、鳩が頭を下げて地面のパンくずをついばんでいる姿をよく見かけます。まるで秘密のリズムに合わせて動いているかのようで、サイレントディスコパーティーに参加しているかのようです。彼らは何をしていますか？

鳩は歩くとき、頭から歩き出すのでしょうか?

約1世紀前、アメリカの心理学者ナイト・ダンラップとオーヴァル・モウラーは、生物学誌に発表した論文「鳥類の頭の動きと目の機能」の中で、鳥の動きが頭の揺れを引き起こすという考えを否定した。

1978 年までに、バリー・J・フロスト博士の実験チームは論争を完全に解決しました。この探索実験では、1 秒あたり 64 フレームを撮影できる当時最先端の高速カメラが使用されました。バリー・J・フロスト博士は、鳩の頭、胸、足を観察のアンカーポイントとして使用しました。これは、鳩が移動中にうなずく動きを正確に記録するのに十分でした。

バリー・J・フロスト博士はハトが大好き

出典: 米国議会図書館印刷物・写真部門

写真を撮った後、確かに鳩の絹のような「揺れ」の軌跡を発見しました。

出典: インターネット写真

写真から、鳩は歩くときに頭を振らず、頭を前に「押し出し」続けていることがはっきりとわかります。歩くとき、頭はほとんど上下せず、ほぼ同じ水平線上に留まります。

高速度カメラで撮影したハトの歩行動作の分析

出典：海外学術雑誌

つまり、鳩の頭の動きは推進と維持の 2 つの段階に分けられます。

肉眼での観察に誤差があるかもしれないと思われる場合は、次のデータ分析によってもこれを証明できます。

頭部は一定時間ロックされ、その後すぐに新しい「ホールド」位置まで前方に移動します。

出典: ハトの首振りの光力学的基礎

もちろん、鳩が歩いているときに頭をうなずいているように見えるのは、推進段階では鳩の頭が体に対して約 5 cm 前方に移動し、その後、頭は静止したまま体が前進し続ける保持段階に入るためです。ハトは1秒間に数回、頭を伸ばす動作を行うことができます。この一連の動きは速すぎるのですが、人間の目の動きの知覚には限界があるため、鳩の推進と維持の動きをはっきりと見ることは不可能です。私たちには、鳩が絶えずうなずいているように見えるが、これは実は私たちの錯覚である。

ハトが頭を動かす役割

私たちはハトの奇妙な歩き方をよく笑いますが、実際にはハトの行動はハトが世界をどのように見ているかに大きく関係しています。

研究者たちは、トレッドミルの実験で、ハトがトレッドミルの上で跳ね回っている間、ハトの視覚環境が比較的静止したままであれば、ハトの頭は揺れないことを発見した。逆に言えば、頭を突き出すことは、ハトが周囲の動く世界に対する視界を安定させるのに役立ちます。

言い換えれば、頭を動かさないことで、鳩は動く体が追いつくのを待つ間に周囲を視覚的に処理する時間を得ることができ、それは行動の短い休止のようなものだったのです。

奇妙に思えるかもしれないが、この戦略は効果がある。なぜなら、ハトは潜在的な餌や敵さえも見分けることができるからです。しかし、ハトの頭が体と同じ速度で動いていたとしたら、ハトは網膜上に世界の安定したイメージを維持するのが難しくなり、光景は絶えず混乱して揺れ動くことになるだろう。

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さらに、この結論を説明できる興味深いことがあります。それは、鳥や鶏を抱いてまっすぐ前に歩くと、鳥や鶏は「うなずき」続けるということです。世界がその方向に動いているように見える限り、その「ドキドキ」する頭を止めることは誰にもできない。

ほんの数年前、体は動くのに頭は動かないという鳥の特性に基づいて、「鶏の頭の安定装置」を作った人がいました。こうすることで、サーフィンやその他のエクストリームスポーツをしているときでも、カメラマンの揺れによって画像が揺れることがなくなります。

鳥類と人間の視覚形成メカニズムの比較

もちろん、この視覚的なトリックは、鳩の生活における単なる奇癖以上のものです。人間も似たようなことを行いますが、空間を移動するときに頭を動かす代わりに、サッカードと呼ばれる目の急速で不規則な動きを使って視覚を固定します。

私たちの目は滑らかに連続的に動くわけではありません。実際には、眼球は 1 つの場所から別の場所へジャンプし、眼球がサッカード運動の終点に到達すると、そこに留まります。その留まりは短時間ですが、視神経が網膜上の画像を安定させ、脳がそれを処理できるほど十分な時間です。

しかし、人間は頭を動かさなくても周囲をはっきりと見ることができるのに、鳥は頭を動かし続けているときだけ安定した視野を形成できるのはなぜでしょうか?

簡単に言えば、鳥の頭が小さすぎるのです!

人間の眼球壁の最外層は、コラーゲンと弾性繊維で構成された強膜と呼ばれる軟組織ですが、鳥の眼球の最外層は強膜輪（強膜骨とも呼ばれる）と呼ばれる硬い骨構造です。この構造は目の「鎧」のようなものです。眼球を保護し、支える一方で、眼球の動きも制限します。

鳥の眼の構造と強膜リング

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さらに、人間の目の間には一定の距離があり、そのため物体を見るときに目に微妙な視覚の違いが生じます。この違いは私たちの脳によって鋭く捉えられ、3次元の視覚効果を生み出します。したがって、眼球を回転させることによって、物体の立体的な形状と位置をはっきりと認識することができます。

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私たち自身で実験してみることもできます。片方の目だけを閉じて、指で物に触れてみましょう。

指が物体に触れそうになったとき、いつもほんの少しだけ短いことに気づくでしょう。手をさらに前に伸ばして初めて、実際に物体に触れることができます。これは、物体に馴染みがない場合に特に顕著になります。

これは、片方の目では鮮明な画像を形成できるものの、視覚的な違いを生み出すことができないため、私たちの脳は物体と私たちの間の距離を正確に判断できないためです。

鳥の目は強膜輪によって制限されているため、両眼視の重なり合う領域が非常に小さく、視覚が単眼視に近くなり、十分な視覚的差異を形成することができません。そのため、自分から物体までの距離を正確に知覚することができません。彼らにとって、頭を動かして視点を変えることは、立体視を実現し、視覚を安定させるユニークな方法です。

しかし、地上を歩く鳥のすべてがうなずくわけではありません。たとえば、アヒル、ガチョウ、白鳥、一部のフクロウや猛禽類、ペンギンは頭をうなずきません。これらの種は、かなり短くて幅広い脚を持つ傾向があり、地面を歩くときはよちよちと歩いたり、小刻みに歩いたりします。鳥類生理学を研究するラインホルト・ネッカー氏によると、これが、一部の鳥が歩行中に頭を振ったり振らなかったりする理由の一つかもしれないという。

もちろん、鳥類は本質的には現代まで進化してきた恐竜であり、絶滅した恐竜の同族と多くの共通点を持っています。最近の発見により、ティラノサウルス・レックスを含む多くの恐竜に羽毛があったことが明らかになった。では、ティラノサウルス・レックスが走っているとき、歯を見せて狂ったように頭をうなずいている姿を想像できますか?

誰が確実に言えるでしょうか?