文脈的な期待は、感覚表現の皮質再構築を形成する

著者: ClarkeAlex, Crivelli-DeckerJordan, RanganathCharan

原題: Contextual Expectations Shape Cortical Reinstatement of Sensory Representations.

概要

本研究では、fMRIを用いて、空間的な環境に関する知識に基づいて、私たちの脳が次に何を見るかをどのように予測するかを調査した。その結果、視覚系と記憶系の両方がアイテム予測を反映しており、初期視覚皮質と後部内側領域の活動が予測されたアイテムを反映していることがわかった。海馬は、期待されるアイテムに先立って視覚皮質の活動を調節することで、これらの予測を促進する上で重要な役割を果たしている。

論文詳細　

原文の要約 :

When making a turn at a familiar intersection, we know what items and landmarks will come into view. These perceptual expectations, or predictions, come from our knowledge of the context; however, it is unclear how memory and perceptual systems interact to support the prediction and reactivation of ...掲載元で要旨全文を確認する

ラクダ博士の論文要約ブログ

文脈的期待が感覚表現の皮質再構築を形作る

よく知っている交差点を曲がるとき、私たちは、どのような物やランドマークが見えてくるかを知っています。これらの知覚的期待、つまり予測は、文脈についての私たちの知識から生まれます。しかし、記憶と知覚のシステムがどのように相互作用して、皮質における感覚的詳細の予測と再活性化をサポートするのかは不明です。この問題に取り組むため、ヒト参加者は、十字迷路に配置された動物の空間配置を学習しました。fMRI中、参加者は動物間を移動してターゲットに到達し、その過程で予測可能な5つの動物画像のシーケンスを見ました。重要なことに、ボトムアップ入力ではなく、項目予測に関連する活動パターンを分離するために、試行の4分の1は早期に終了し、空白の画面が代わりに提示されました。多変量パターン類似性分析を用いることで、初期視覚皮質、後部内側領域、後部海馬の活動パターンは、同じ項目を見たとき、異なる項目を見たときよりも類似性が高いことが明らかになりました。さらに、後部海馬における項目効果は、シーケンスの文脈に特異的でした。重要なことに、視覚皮質と後部内側皮質で項目を見たことに関連する活動パターンは、項目が期待されて省略された場合の活動パターンにも関連しており、これらの領域にシーケンス予測が再構築されたことを示唆しています。最後に、多変量連結性は、シーケンス内の1つの位置における後部海馬のパターンが、後の位置における初期視覚皮質と後部内側皮質のパターンに関連していることを示しました。これらの結果は、海馬の表現が、期待される項目に備えて視覚皮質活動を調節することにより、感覚処理を促進するという考えを支持しています。

脳の予測能力：記憶と知覚の連携

この研究は、私たちの脳が、過去の経験に基づいて未来を予測する仕組みを明らかにしています。海馬は、過去の記憶を呼び起こし、予測可能な未来の出来事をシミュレーションすることで、視覚皮質に情報を伝達し、私たちがスムーズに外界を認識できるようにしていると考えられます。

予測に基づくスムーズな行動へ

私たちの日常生活は、予測に基づいた行動で成り立っています。例えば、交差点を曲がるとき、私たちは、信号の色や歩行者の動きを予測し、安全に歩行することができます。この研究は、私たちの脳が、このように予測に基づいたスムーズな行動を可能にする仕組みの一端を明らかにしています。

ラクダ博士の結論

私たちが砂漠を歩く時、ラクダは過去の経験に基づいて、次のオアシスの場所を予測します。この研究は、私たち人間の脳も、過去の経験から未来を予測し、スムーズに世界を認識する能力を持っていることを明らかにしています。まるでラクダが砂漠を歩くように、私たちの脳は、過去の記憶と未来の予測を繋ぎ合わせ、複雑な世界を理解しているのです。