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サルの写真
③何故，視覚エピソード記憶と視覚作 業記憶でこれほど容量が違うのか • 現実の物体の写真を用いて変化検出課題を 行う 物体の数は6個 提示時間を変 数にとる （Brady et al., 2009) 提示時間が短いと 6個保持できない 提示時間が長いと 6個保持できる 6個提示 4個ならば提示時間が短くても保持可能 個数が多いと提示時間が長くても保持 不可能 4個提示 – 現実世界にある物体は，知識と関連付けて保持できる • その分，記銘時間がかかる（少なくとも数秒程度） – エピソード記憶は，視覚的知識の結びつきに支えられて，多くの情報 を正確に記憶できている 3）視覚的知識の記憶構造 – 視覚的知識：視覚的な長期記憶 • 視覚的知識の構造は，複数の視覚特徴次元（大きさ， 形，色など）や概念次元（生物/無生物，速い/遅いな ど）からなる多次元状態空間のようなものと考えること ができる – 視覚的エピソード記憶の痕跡はこの空間内の1点 として残される ①視覚的知識の脳内表現： 生理学的知見１ – サルの飼育室に，これまでに見たことが無い物 体を入れる．数日後，サルの側頭葉に，この物体 を見たときに反応する神経細胞が現れた（Booth & Rolls, 1998） • 特定の角度から見たときだけ反応する神経細胞 • どの角度から見ても反応する神経細胞 – 視覚的知識保持の一端を担う細胞と考えられる • この細胞が，この物体を表現している？ 局所表現 この物体を見たときに 反応する細胞 サルを見たときに 反応する細胞 ネコを見たときに 反応する細胞 局所表現：1個の神経細胞が1個の物体の視覚的知識を担っている 分散表現 サルを見たときの反応パターン 分散表現：いくつかの神経細胞のグループで1個の物体の視覚的知識を担っている 個々の細胞は，サルの視覚像を構成する様々な特徴をコードしている？ ②1個1個の細胞は何を意味するのか： 生理学的知見２ ある細胞は，トラのぬいぐるみがも つこのような特徴を記憶している 実験手法 この細胞の 付近にある 細胞は，似 たような特 徴を記憶し ている 脳内表現 中程度に複雑な図形特徴 （Tanaka et al., 1991) 中程度に複雑な図形特徴 ⇒ 物体の視覚的表現のアルファベット 似ているが、少しずつ 異なる図形特徴をとら える細胞約１万個 ０．４ｍｍ 大脳皮質の厚み２ｍｍ 細かい違いを吸収 約２０００個のコラム – 分散表現：複数の神経細胞がグループとなって 1個の物体を記憶している • アルファベットの集まり⇒単語 • 視覚特徴を記憶する神経細胞の活動パターン⇒物体の脳内表現 分散表現の特長 1. 連想記憶が成り立つ←神経回路網の働き – ある1個の事物の部分特徴や関係する事柄どうし の結びつきを記憶し，それらの一部から全ての特 徴や事柄を思い出せるような記憶方式 2. カテゴリー表現に合致する – 同じカテゴリーに属するもの（共通点の多いもの） どうしが似たパターンとして表現される 連想記憶 どうやって連想記憶が形成されるか？ 学習（経験） 様々な属性や 繰り返し 同時に経験 周りの状況 目、舌、耳などを通して 赤い、丸い、こぶしより大、 「りんご」、皿の上、 さくさく、甘酸っぱい、 つるつる．．．、ぬれてる．．． 同時に活動し た細胞間を活 性化が繰り返 し伝わることに より轍となる 脳 物体の脳内表現 のアルファベット 性質が神経細胞に，関 係性が神経回路網とし て、刻まれる 同時に経験された部分特徴のアルファベット間に強固なネットワークが形成される 連想記憶 どうやって思い出すのか？ 想起 一部の性質 （想起入力） 連想 関係性に基づき、他の 性質も想起される 赤い、丸い、こぶしより大、 りんご、甘酸っぱい、 さくさく。。。 つるつる．．．、ぬれてる．．． シアンの図形 グリーンの図形 一部の部分特徴のアルファベットからネットワークを伝って活性化が広まる 連想記憶の神経回路網モデルの特長 • 同じ神経回路網に複数のパターンを重ねて 記憶することができる • 一部の神経細胞が失われてもパターンの記 憶がそっくりなくなることは無い • 人間の記憶の性質に適合している ③サル下側頭葉神経活動の同時計測（分散表現の実 験的証拠）：生理学的知見３ 大脳皮質の一部を高感度カメラで測定 ↓ 画像処理 （神経細胞活動によるヘモグロビン還 元量を検知） ↓ 一定領域の細胞活動を同時計測 視角10° （Tsunoda et al., 2001） 1mm 10コラム分くらい？ • 個々の物体に対して複数の神経細胞群が活動している • 一部の神経細胞群は異なる物体に対して同様に活動している • 刺激を単純化していくと，活動する神経細胞群は減少する • ⇒個々の神経細胞群は，部分特徴を表現しており，それらが同時に活動 すると，物体全体が認知されると考えられる⇒分散表現 • • • 刺激を単純化していくと，新たな神経細胞群が活動を始める例 逆に言うと，物体に新たな部分特徴を加えることにより，これまで活動してい た神経細胞群の活動が抑制されることがある ⇒物体像が，部分特徴を表す神経細胞群のアルファベットの組み合わせとし て認知されるという考え方は単純すぎる まとめ • 一つの物体に対し，複数の神経細胞群が活 動する • 部分特徴を取り除くと，活動する神経細胞群 が減少するが，逆に増加することもある • 神経細胞群の活動と無活動のパターンとして 物体を記憶していると考えられる ④視覚的知識のカテゴリー構造 ー自然画像の超高速カテゴリー判断実験ー • ある種のカテゴリーのメンバかどうかは，非常に 素早く正確に判断される 3.2度×4.8度の刺激を凝視点か ら6度の位置に数10ミリ秒提示． マスクはかけない （Li, et al., 2002） 生き物がいますか？ – カテゴリーにより，どう行動すべきかが決まるので合 理的であるが，どのようにして実現されているのか – 20ミリ秒だけ提示された自然画像中に動物がい るかどうか ⇒正答率94%，反応時間約400ミリ秒 （Thorpe et al., 1996） – ⇒画像中に動物がいるかどうかにより，ERP（事 象関連電位）に差が見られた（潜時150ミリ秒）． • 物体認知の視覚処理をしてから判断しているとは考えがたい N1 何を手がかりに判断しているのか？ • 色情報の影響を調べた実験 ターゲット：動物 ターゲット：食べ物 （Delorme, et al., 2000） 超高速カテゴリ判断の性質 サル ヒト • • • • 画像 正答率 反応時間 （動物） 反応時間 （食べ物） カラー 87.3% 269ms 312ms モノクロ 83.5% 271ms 324ms カラー 93.2% 420ms 437ms モノクロ 91% 424ms 453ms 色情報が無くても可能 写真を上下逆に提示しても判断可能 動物，ヒト，ヒトの顔，クルマなど 注意を向けずに判断していると考えられる Li et al., 2002 課題１：凝視点付近に提示された5個のアルファベットが全てTか、Lが1個混じっている かをキー押しで答える。（⇒注意を必要とする課題） 課題２：凝視点から6.1°の周辺視野に提示された写真に動物がいたらボタンを離す。