Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

発達 / 乳児 / 予測 / 記憶 / 抑制 / 眼球運動 / 身体運動 / 脳機能 / 行動科学 / 神経科学 / 視線 / リアルタイムフィードバック

発達初期における予測的行為の基盤となる記憶および抑制機構の発達過程を、アイトラッカーによる視線計測、三次元動作解析システムによる身体運動計測、近赤外分光法による脳の機能的イメージング計測を用いて検討した。その結果、生後1年間に、(1)乳児は経験によって得られた情報を抑制し、状況に適した柔軟な予測が可能になること、(2)またそのような予測に基づいて自己の身体運動パターンを制御可能になること、(3)さらにそのような学習、記憶、予測過程を支える皮質の活性/抑制システムが機能していることが示唆された。

眼球運動 / オペラント行動 / 選択行動 / オペラント条件づけ / マウス・ディバイス / 視覚探索行動 / 同一物間選択 / 視覚探索課題 / 学習 / 予測 / 同一物選択 / マウスクリック

探索、観察、注意といった一連の「見る」行動を理解する上で、基盤となる眼球運動の制御と解析は重要な位置を占めている。本研究では比較的手に入りやすい価格の市販の眼球運動測定装置を利用して、オペラント行動としての眼球運動の分析装置と制御手続きの開発を試み、眼球運動の学習過程を分析した。そのためにマウス・ディバイスを用いた標的の選択行動と眼球運動を同時に記録し、それらをCRT上の刺激提示と結びつけるための3つの課題場面と手続き、(1)探索行動分析用同一物間選択場面、(2)眼球運動の速さの条件づけ用視覚探索場面、(3)眼球運動の運動方向の条件づけ用視覚探索場面、が用意されプログラムが開発された。(1)ではCRT上に4種類の配列で提示される12個の選択肢のうち1つをマウスで選択する単純な課題で、この選択行動と眼球運動とがどのように連動しているかが調べられた。過去の実験結果から実験参加者は下部にある選択肢をめったに第1回目に選ばないことが分かっているが、本実験でも同様な結果が得られ、眼球運動も下部選択肢をほとんど探索していなかった。詳細な観察から、試行を経ることで「見る」行動の機能が変わっていく事が分かった。(2)は円周上に等間隔でランダムに配置された1から8の数字がついた選択肢を昇順にマウスで選んでいく課題で、(運動距離を試行時間で除した)眼球運動の運行速度に基づいて得点が変わり、それに応じた金額が払われた。単一被験体実験法での結果、8名中6名でほぼ条件にしたがった速度制御がなされていた。(3)は、同様に配置された8選択肢から、他のものとは逆にランドルト環の空きがある標的を探索する課題で、はじめに見た選択肢から時計回りもしくは反時計回りに見ていくことで得点に差が表れるよう条件の設定を考えていたが、手続き上うまく実現することができず、参加者4名の結果も、一貫したものは得られなかった。

認知 / 予測 / 非線形予測 / 乳児 / 眼球運動 / 注視時間 / 馴化・脱馴化 / 発達 / 認知発達 / 計算モデル / 乳幼児 / 空間的注意

本研究では,人間の認知・予測能力の発達的変化を,生後5ヶ月〜8ヶ月の乳児を対象とした行動実験と,そこで得られたデータを解釈するための計算論的枠組みの構築を行った。具体的には,ターゲット対象の遮蔽と回転を伴う物理的事象に対する乳児の注視行動を馴化・脱馴化パラダイムに基づいて計測と,計測された眼球運動データを非線形予測法に基づいて分析するための枠組みを開発した。馴化・脱馴化パラダイムとは事象に対する乳児の「馴れ」に基づく乳児実験パラダイムであり,ローカルな学習過程を反映する。非線形予測法は実世界から得られる時系列データの背後にあるシステムの特性を調べる上で有効な手段である。これは実世界より得られる時系列データを埋め込み定理により相空間上にアトラクタを再構成し,予測精度を計算する。これにより,得られた信号が周期的であるか,ランダム性を有するか,あるいは非線形力学的な系より生み出された信号であるかを推定する手法である。
当該行動実験を非線形予測法に基づいて分析した結果以下の点が明らかになった。
1)予測精度がステップ数の増加と共に減少するトライアル(カオス的な眼球運動)
2)予測精度がステップ数に関係なく低いトライアル(ランダムな眼球運動)
これより探索時の乳児の眼球運動は,周期的な運動をするよりはむしろランダムな運動とともにカオス的な運動をすることが示唆される。
これまでの乳児研究では,乳児の注視行動を「注視時間」というマクロな指標にのみ基づいて分析しされてきたが,本研究によって開発された分析手法を他の行動実験にも適用することにより新たな知見が得られることが期待できる。

【研究分担者】
増田直衛	慶應義塾大学	文学部	教授	(Kakenデータベース)
大森貴秀	慶應義塾大学	文学部	助手	(Kakenデータベース)