記録によると、画像を見ている間、視覚野は画像の認識を超えて長時間活性化されます。脳卒中患者の 4 分の 1 以上が奇妙な障害を発症し、目で認識しているものの半分が認識できなくなります。たとえば、脳卒中が右脳に影響を及ぼした後、残りの半分のことが分からないため、皿の右側の食べ物だけを食べることがあります。同様に、写真の右半分のみに注目し、左側の人物を無視する可能性があります。


すべての脳卒中患者の 4 分の 1 以上が、片側無視、すなわち視覚認識の半分の意識の喪失を経験していますが、依然として全場面に対して感情的に反応しています。研究者らは、知覚中に持続的な視覚イメージを保持する脳の領域を特定した可能性があり、この発見は意識障害の理解と治療に将来的に影響を与える可能性がある。

しかし驚くべきことに、これらの脳卒中患者は、写真全体またはシーン全体に対して感情的な反応を示すことがあります。彼らの脳はすべてを見ているようですが、意識的には世界の半分しか知りません。

片側無視として知られるこの不可解な障害は、脳科学における長年の疑問を浮き彫りにしています。それは、何かを知覚することと、それを意識していること、または意識していることの違いは何でしょうか? Instagram フィードをスクロールしているときに靴屋の前を通りかかったことに意識的に気づかないかもしれませんが、オンラインで靴の販売を検索し始めます。あなたの脳はあなたが気づいていないものを記録します。

エルサレムのヘブライ大学とカリフォルニア大学バークレー校の神経科学者らは今回、私たちが知覚する数秒以内に、これらの継続的な視覚イメージを保持する脳の領域を特定した可能性があると報告している。彼らは最近、研究結果をCell Reports誌に発表しました。

この論文の筆頭著者でヘブライ大学大学院生のガル・ヴィシュネ氏は、「意識、特に視覚体験は、朝起きて目を開けた瞬間から眠りにつく瞬間まで、誰もが感じる最も基本的なものです。私たちの研究は、皆さんの日常の経験に関するものです。」と述べた。

エルサレムのヘブライ大学とカリフォルニア大学バークレー校の研究者らは、てんかんを患う人々にさまざまな画像を見せながら脳内の電気活動を記録し、持続的な画像が脳のどこに保存されているか、そして私たちがそれらの画像にどのように意識的にアクセスするかを解明しようと試みた。画像出典: HadarVishne、王立芸術大学

これらの発見は、なぜ私たちが認識しているのかがわからない理由をまだ説明できませんが、このような研究は将来的に実用化される可能性があります。おそらく医師は、昏睡状態の患者の脳活動を利用して、その人がまだ外界を認識できるかどうかを判断し、おそらくそれを改善することができるでしょう。意識を理解することは、医師が意識障害の治療法を開発するのにも役立つ可能性があります。

「私の科学者としてのキャリア全体は、世界の半分を無視する一方的な無視をしていた脳卒中患者からインスピレーションを受けてきました」と、ヘブライ大学の心理学教授であり、エドモンド・サフラ・リリー・サフラ脳研究センターのメンバーでもある主著者レオン・ドゥエル氏は語った。 「実際、それが私の意識の問題への興味を引き起こしました。」興味深いですね。なぜ情報にアクセスできるのに、それを主観的に経験したものとして認識せず、それに基づいて行動せず、目を動かさず、把握しないのでしょうか。脳によって認識されるだけでなく、あなたが主観的に経験するものは何ですか?これを理解することは、最終的には、この症候群の患者の認知システムや脳に何が欠けているのかを理解するのに役立ちます。」

カリフォルニア大学バークレー校の心理学教授であり、ヘレン・ウェルズ神経科学研究所のメンバーでもある上級著者のロバート・ナイト氏は、「私たちは意識のパズルに新たなピースを加えている。それは、物事が行動を起こすためにどのようにして心に留まるのかということだ」と付け加えた。

約60年にわたり、人間の脳に関する電気的研究は、ほぼ専ら、何かを知覚した後の最初の活動の急増に焦点を当ててきたとディーオー氏は指摘する。しかし、この急増は約 300 ～ 400 ミリ秒後に消えますが、私たちは通常、数秒以上物事を観察し、意識的に認識します。

「神経学的用語では説明できない時間が多く残されることになる」と彼は言う。

より長く持続する活動を調べるために、神経科学者らは、発作に伴う神経活動を追跡するために脳の表面に電極を設置できるように頭蓋骨を開いた10人をテストすることに同意を求めた。研究者らは、患者にコンピューター画面上のさまざまな画像をさまざまな時間（最大1.5秒）見せながら、電極を通じて脳活動を記録した。研究者らは、患者が実際に注意を払っているかどうかを確認するために、衣服を見るたびにボタンを押すように患者に依頼しました。

機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) や脳波検査 (EEG) など、人間の神経活動を記録するために使用されるほとんどの方法では、研究者は脳活動がいつどこで発生するかを詳細に推測することしかできませんが、その両方は推測できません。ヘブライ大学/カリフォルニア大学バークレー校の研究者らは、頭蓋骨内に電極を埋め込むことでこの欠点を解決しました。

機械学習を使用してデータを分析した結果、研究チームは、脳が何か新しいものを知覚するときに短時間の爆発的な活動しか起こらないことを示唆する以前の研究とは対照的に、実際には脳の視覚野が低レベルの活動の知覚に関する情報を長期間保持していることを発見しました。神経活動の持続パターンは、人が異なる画像を見ると変化する活動の初期パターンに似ています。

「この安定した表現は、活動レベルの変化にもかかわらず、時間の経過とともに安定した知覚のための神経基盤が存在することを示唆しています」とDeUl氏は述べた。

これまでのいくつかの研究とは異なり、脳の前部にある前頭前野と頭頂葉皮質は、何か新しいものを知覚したときにのみ活性化し、より長い刺激であっても情報は0.5秒（500ミリ秒）以内に完全に消失することが判明した。

脳の後部にある視覚野の後頭側頭領域も、一時的に (約 300 ミリ秒) 非常に活発になり、その後、最初のスパイクの約 10 ～ 20 パーセントという持続的ではあるが低いレベルに低下します。しかし、この活動パターンは消えません。実際、人が画像を見ている間、それは一定のままです。

「前頭皮質は新しいものの検出に関与しています」とデウル氏は説明する。 「しかし、高次の感覚領域にも継続的な表現が見られます。」

脳内の一連の出来事はさまざまな方法で解釈できます。ナイトとヴィシュネットは、前頭前野が視覚野の進行中の活動にアクセスするときに意識が生じると信じたいと考えています。デオール氏は、意識は脳の複数の領域間のつながりから生じ、前頭前野はそのうちの 1 つにすぎないと考えています。

研究チームの発見は、「CogitateConsortium」と名乗るグループによって確認された。コンソーシアムの調査結果はまだ査読を待っているところだが、それらは6月にニューヨークで開催された、2つの「有力な」意識理論間の対決と称されたイベントで説明された。 Cell Reports の結果と未発表の結果は両方とも、どちらかの意識理論と一致している可能性があります。

「この敵対的な協力には、現在の約22の意識理論のうちの2つが関与しており、それ以上の理論は通常、私たちがそれらを理解していないことを意味します。」

それでも、これら 2 つの研究と進行中の他の研究は、真の検証可能な意識理論につながる可能性がある、テンプルトン財団によって立ち上げられた敵対的共同研究の一部です。

「私たちがテストできた両方の理論の予測に関しては、どちらも正しかった。しかし、より広い視野で見ると、それぞれの理論にいくつかのメリットがあることがわかったが、今のところ、どちらの理論も現在の形では機能しない。」意識の神経基盤についてはまだ不明な点が多く、これまでの理論の灰の中から新たな不死鳥が蘇る前に、より多くのデータを収集する必要があると考えています。 」

DeUhl氏とKnight氏は、今後の研究で、記憶や感情を処理する領域など、意識に関連する脳の他の領域における電気活動を調査する予定だ。