スポーツにおけるパフォーマンスは単に筋肉の力や柔軟性といった身体的要素だけでなく、神経系、特に脳の統合的な働きによって支えられています。
たとえば、テニスにおけるラリーの場面を想定してみましょう。相手が打ったボールが自分に向かって飛んでくるとき、まず情報を処理するのは視覚系です。ボールの速度、スピン、角度といった視覚情報は、後頭葉の視覚野で処理されます。特にV5野（中側頭皮質）は動きの検出に関与しており、視覚情報から運動のパターンを捉えます。こうした情報は脳内で迅速に処理され、次の行動の選択や運動準備に活かされます。
次にボールを打ち返すための運動プログラムが必要となります。この際に重要な役割を果たすのが運動前野や補足運動野です。これらの領域では、視覚や体性感覚からの情報をもとに、適切なタイミングと力加減で動作を開始するための計画が立てられます（Tanji, 1996）。ここでは、過去の経験や運動記憶と照らし合わせながら、最も効果的な運動パターンが呼び起こされるのです。
さらに実際の筋肉の動員には一次運動野の活動が不可欠です。ここから発せられた運動信号は脊髄を通って四肢の筋群に伝達され、実際の動作として表出されます。この過程には運動のスムーズさと正確さを調整するために、小脳が重要な役割を担っています。小脳は筋紡錘や関節受容器からの固有感覚情報を受け取り、動作中にわずかなズレがあった場合には即座にフィードバックを行い、運動の軌道修正を行います。
また動作の開始や中断といった高次の運動制御には、基底核の関与が見られます。基底核は自発的な動作の切り替えや選択、学習された運動パターンの想起に関与しており、動作の自動化に貢献しています。この働きにより、競技者は複雑な判断を瞬時に下しながら、滑らかで一貫した動作を継続することが可能になるのです。
スポーツにおいては感情や動機づけも極めて重要です。この側面を担っているのが扁桃体や視床下部といった辺縁系の構造です。たとえば、試合中の緊張や焦燥といった情動は、扁桃体の活動に関連しています。また視床下部は自律神経系を制御し、心拍数や呼吸数を調整することで、パフォーマンス中の身体の恒常性を保ちます。興奮状態であっても平常心を保ち、最大限の能力を発揮するには、こうした自律神経系と情動制御の調和が不可欠です。
さらに空間認知能力や身体スキーマの統合には後頭頂葉が関与しています。後頭頂葉は自分の身体のパーツが空間内でどこにあるか、また運動の中でどのように変化しているかといった情報を統合する領域です。特にラケットスポーツのような複雑な運動では、この身体図式の精緻化が重要となります（Buneo, 2006）。
このようにスポーツパフォーマンスは、視覚、感覚運動、情動、自律制御、空間認知といった多様な脳機能が統合された結果として実現されています。脳は単なる指令塔ではなく身体内外の情報を絶えず受け取り、動的に変化する状況に適応しながら、最適な出力を生成し続ける中心的存在なのです。
