プライムド主観的錯覚輪郭注意タスクを用いた持続的注意の統合された機能的・認知的基礎の研究

Studying the integrated functional cognitive basis of sustained attention with a Primed Subjective-Illusory-Contour Attention Task
B.U. Cowley Scientific reports, vol. 8, 2018.

持続的注意は,日常生活,仕事,学習,または注意障害の影響を受けたときに重要な役割を果たす.注意の神経相関の研究は,一般的に,持続的注意を,コンピュータ化された継続的なパフォーマンステストで測定された孤立した構造として扱う.ただし,どのような生態学的な状況でも,持続的な注意は他の実行機能と相互作用し,低レベルの知覚処理に依存する.このような相互作用は,たとえば,干渉の抑制,および複雑な階層的刺激の処理で発生する.どちらも生態学的な注意を成功させるために重要である.より高い認知の神経相関に関するさらなる研究の必要性に動機付けられ,高解像度脳波計で測定された17人の健康な被験者における注意のこれらの相互作用を調査する実験を提示する.参加者は,複雑な知覚処理中に干渉抑制を誘導するために,ゲシュタルト刺激ターゲットにディストラクタプライムを提示する,Primed Subjective Illusory Contour Attention Task (PSICAT)という2つの代替強制選択コンピューターパフォーマンステストを実行する.行動と脳の画像解析を使用して,タスクに関連しない不一致がタスクに関連する刺激条件よりも強い行動と神経反応を引き起こすことができるという注意障害の研究における潜在的に重要な新しい結果を示す. PSICATは,次のURLでオープンソースコードリポジトリとして利用できるため,研究者は再利用して要件に適合可能である.

ヒトの錯視線を知覚するための脳メカニズム

Brain mechanisms for perceiving illusory lines in humans
J. Anken, R.I. Tivadar, J.F. Knebel and M.M. Murray NeuroImage, vol. 181, pp. 182-189, 2018.

錯視輪郭(IC)は,コントラスト勾配がないにもかかわらず,視覚的境界の知覚である.ICプロセスの精神物理学的および神経生物学的メカニズムは,種間および多様な脳のイメージング/マッピング技術にわたって研究されている.それにもかかわらず,IC感度が低レベルの視覚野(V1/V2)内の(おそらく)フィードフォワードプロセスに起因するのか,それとも側頭後頭皮質(LOC)のような高次脳領域内で最初に処理されるのかについて議論が続いている.動物モデルにおける研究は,一般にV1/V2内のフィードフォワード機構を支持しており,典型的には刺激誘発ICラインを含んでいた.対照的に,ヒトでの研究は一般に,IC感度がLOCによって媒介されるメカニズムを支持し,そして典型的にはIC形態または形状を誘導する刺激を含む.したがって,使用される特定の刺激機能は,サポートされているIC感度のモデルに強く貢献する可能性がある.これに対処するために,本発明者らは,中心の5°以内に10個のインデューサーのアレイを人間の被験者に提示しながら視覚誘発電位(VEP)を記録し,そのうち2人は所与のテストでICラインを誘導するように向けられた.電気的神経画像フレームワークを用いてVEPを分析した.集中的に提示されたICラインの存在対非存在に対する感受性は,刺激開始後200msまでで最初に明らかとなり,そして条件間のトポグラフィックな差異として明らかであった.また,これらの違いをLOCにローカライズした.これらの効果のタイミングおよび局在化は,より高レベルの視覚皮質内で始まるIC感受性のモデルと一致している.より低い層の皮質(V1/V2)内の効果の以前の観察が代わりにより高い層の皮質(LOC)の中から生じるIC感度からのフィードバックの結果であることを提案する.

音の視覚的完成プロセス強化

Sounds Enhance Visual Completion Processes
R.I. Tivadar, C. Retsa, N. Turoman, P.J. Matusz and M.M. Murray
NeuroImage, vol. 179, pp. 480-488, 2018.

日常的なビジョンには,刺激の検出,図と背景の分離,およびオブジェクトの位置特定と認識が含まれる.このようなプロセスは,多くの場合,情報が少ない状況や多い状況を克服する必要がある.境界線は,オクルージョンやコントラストグラデーションが欠如しているにもかかわらず認識される.これらの主観的輪郭(illusory contour: IC)は,いわゆる中レベルビジョンの一例であり,事象関連電位(event-related potential: ERP)は刺激開始後約100~150msで相関し,後頭頂皮質内で発生する.これをIC効果という.現在,ICの知覚を支える視覚的完成過程は視覚的と考えられている.他の感覚モダリティからの影響は現在不明である.多感覚プロセスが,低レベルの視覚(例えば,検出)および高レベルの物体認識の両方に影響を及ぼし得ることは現在十分に確立されている.それとは対照的に,中レベルのビジョンが多感覚的な利益を示すのかどうか,そしてもしそうなら,どのようなメカニズムを通してなのかは不明である.音はIC効果に影響を与えるだろうという仮説を立てた.我々は,タスクに関係のない音の存在下または非存在下のいずれかでICまたは無輪郭(no-contour: NC)対応物を見た17人の健康な,目が見える被験者から128チャンネルのERPを記録した. IC効果は音によって増強され,刺激後70~170msの期間にわたって活性な脳領域の明確な構成の動員をもたらした.外側後頭皮質(lateral occipital cortex: LOC),下頭頂葉(inferior parietal lobe: IPL),ならびに一次視覚野(primary visual cortex: V1)内のIC関連の線源レベルの活動は,音によって増強された.さらに,これらの領域の活動は,音が存在するときには相関していたが,存在しないときには相関していなかった.刺激の非モード変形を用いた対照実験からの結果は,音が形状形成それ自体よりもむしろICの知覚される明るさに影響を与えることを示唆した.我々は,多感覚プロセスが中レベルの視覚と日常的な視覚的完成プロセスを増強すること,そしてそのメカニズムの一つが明るさの向上であることを初めて実証した.これらの結果は,弱視患者のための治療や視覚補助の設計にとって重要な意味を持つ.

ヒトの錯視線を知覚するための脳メカニズム

Brain mechanisms for perceiving illusory lines in humans
J. Anken, R.I. Tivadar, J.-F. Knebel and M.M. Murray NeuroImage, vol. 181, pp. 182-189, 2018.

コントラストグラデーションがないにもかかわらず,主観的輪郭(illusory contours: IC)は視覚的な境界を認識させる.IC知覚プロセスの精神物理学的および神経生物学的メカニズムは,種間および多様な脳のイメージングまたはマッピング技術にわたって研究されている.しかし,IC感度が低レベルの視覚野(V1およびV2)内のフィードフォワードプロセスに起因するのか,外側後頭複合体(literal occipital complex: LOC)のような高次脳領域内で最初に処理されるのかについての議論が続いている.動物モデルにおける研究は,一般的にV1およびV2内のフィードフォワードメカニズムを支持しており,典型的には刺激誘発ICラインを含んでいた.対照的に,ヒトでの研究は一般に,IC感度がLOCによって媒介されるメカニズムを支持し,典型的にはIC形態または形状を誘導する刺激を含む.したがって,使用される特定の刺激特徴は,支持されるIC感度のモデルに強く寄与し得る.これに対処するために,我々は,中心の5°以内に10個の誘導因子を人間の観察者に提示しながら視覚誘発電位(visual evoked potentials: VEP)を計測した.電気的神経画像フレームワークを使用してVEPを分析した.集中的に提示されたICラインが存在するときと存在しないときの感受性は,刺激開始後約200msで最初に明らかになり,条件間の地形的差異として明白であった.また,これらの違いをLOCにローカライズした.これらの効果のタイミングおよび局在化は,より高いレベルの視覚皮質内で始まるIC感受性のモデルと一致している.我々はよりV1およびV2内の影響に関する以前の研究はLOC内に代わって発生するIC感度からのフィードバックの結果であることを提案する.

Kanizsa Figure Formationに独立して寄与する面のフィリングインと輪郭の補間

Surface Filling-In and Contour Interpolation Contribute Independently to Kanizsa Figure Formation
S. Chen, S. Glasauer, H.J. Muller and M. Conci
Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, vol. 44, no. 9, p.1399, 2018

本実験は,物体の統合のメカニズムを探るために,主観的輪郭および表面の完成が標的プローブの局在化の感度をどのように調節するかを調べた.被験者は,簡単に提示されたドットプローブが,主観的なKanizsa型の図形の変形を形成するためにグループ分けされた誘導要素によって画定された領域の内側または外側に位置するかどうかを判定した.得られた心理測定機能から,被験者の弁別閾値を感度測定値として決定した.実験1は,所定の構成によって与えられた表面および輪郭の補完度によって,感度が系統的に調節されることを示した.実験2および3は,明確に定義された境界輪郭を有さない遮蔽された物体を誘導する刺激変形を提示し,これは表面変動に対する相対感度増加を独自に生じさせた.実験4および5は,これらの性能変調が,重要な局所誘導器間の可変距離または遮蔽された輪郭の処理におけるコストに起因するものではないことを除外するために実施された.まとめると,これらの結果は,表面のフィリングインおよび輪郭補間を独立して行うフィードフォワード処理およびこれらの出力を完全な全体の図形に統合するフィードバックループによって補完がインスタンス化されるオブジェクト統合のモデルをサポートする表面と輪郭処理の間の分離の証拠を提供した.

視覚的補完の神経処理の初期段階および後期段階の注意変調

Attentional modulations of the early and later stages of the neural processing of visual completion
Wu X., Zhou L., Qian C., Gan L., Zhang D.
Scientic reports, 5, 8346, 2015

“物体に属する視覚情報が広く分離されている場合であっても,脳は容易に物体を認識し,輪郭の断片がギャップによって分離されているにもかかわらず輪郭が知覚されるKanizsa 型錯視輪郭(IC)により実証される.このような大規模な視覚的補完は,以前から懐疑的であると考えられていたが,トップダウンの影響への依存は不明である.ここでは,IC に応答した神経活動に対する空間的注意とタスクの関連性による別々の変調を報告する.側頭後頭皮質に局在するIC 感受性事象関連電位は,初期処理段階(刺激発症後130-166ms)で空間的注意によって調節され,さらに後の処理段階(234-290ms)で作業関連性によって調節された.これらの結果は,IC の神経処理に対するトップダウンの注意の影響を示すだけでなく,IC 処理の様々な段階で生じる注意変調の特性を解明する.”

主観的輪郭形成の自発的制御

Voluntary control of illusory contour formation
William J Harrison, Reuben Rideaux
bioRxiv (2018): 219279

視覚的な脳は,視覚的な入力をコヒーレントな物体の構造化されたシーンに分割することが任されている.主観的輪郭の知覚を生成する図は,視覚システムが図形の区画を実行するために必要な最小限の条件を明らかにするが,そのような知覚的組織においてどのような視覚的注意が果たす役割があるかは不明である.ここでは,複数の錯視図形が暗示されている古典的なKanizsa図形の新しい変種を利用して,主観的輪郭が自発的な注意の誘導の下で形成されるかどうかをテストした.精神物理的応答分類技術を用いて,どの空間構造が知覚的決定を導くかを定量化し,機械分類器を使用して注意の影響に関する代替予測を生成した.そのような主観的輪郭が競合する幻想的な形態と衝突したとしても,主観的輪郭の形成は,図形が持つ要素に依存することがわかった.しかし,これらの主観的輪郭の強さは,図形要素なしの刺激によって暗示される形式によって制約されていた.したがって,このデータは,図形と背景の分割におけるトップダウンプロセスとボトムアッププロセスの相互作用を明らかにしている.主観的輪郭形成には注意が必要ではないが,いくつかの条件下では十分に注意状態にある.

人間の視覚野におけるKanizsa と閉塞刺激に対する空間選択的反応

Spatially selective responses to Kanizsa and occlusion stimuli in human visual cortex
de Haas, Benjamin, and Dietrich Samuel Schwarzkopf
Scientic reports 8.1 (2018): 611

低次視覚野は,接する線または共線の端が遮蔽面の存在を暗示する主観的輪郭,および物体の遮蔽された部分に反応する.本稿では,機能的磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging:fMRI)およびpopulation receptive eld(pRF)分析を用いて,主観的輪郭の画像,棒状図形のの遮蔽画像,または微妙な輝度コントラストによって定義される棒状図形の刺激画像を用いて,低次視覚野のレチノトピー応答をマッピングした.すべてのコンディションは,信号対雑音比が非常に低いにもかかわらず,低次視覚野のマッピングにおいてレチノトピー応答を生じた.独立した高コントラストマッピングデータによる信号対雑音比とコヒーレンスがV1 からV2,V3にかけて増加したことがわかった.さらに,低コントラスト輝度と錯視条件の間で,信号対雑音比またはpRF サイズの差異は見出されなかった.3 つの条件のすべてが,主観的輪郭または遮蔽に特に関連する活動ではなく,棒状刺激の場所に空間的な注意を引くことを提案する.