立石科学技術振興財団

助成研究成果集(第29号) 2020

[ 研究助成 (C) ]社会的注意の神経基盤の究明とその知見のバーチャルリアリティ技術への応用
Exploring Neural Substrate of the Social Attention and its Application in Virtual Reality2177001

研究代表者

大阪大学大学院
生命機能研究科

博士後期課程Wu Hui-Ning

共同代表者

大阪大学大学院
生命機能研究科

招へい准教授番浩

志ト脳機能イメージング実験を行い，ヒトが単純[研 究 の 目 的]に注意を向ける場合と，バーチャルリアリティ昨今の映像呈示技術と情報通信技術の発展に技術で生成された複数の他者 (顔の CG 画像)より，バーチャルリアリティ (VR) 空間上での様々な視線方向の変化に応じて社会的注意をコンピュータ・グラフィックス (CG) で生成向ける場合 (他者の意図をくみ取り，その意図された人物と生身の人とのコミュニケーションに応じて注意を向ける) との脳活動の相違と類が現実になりつつある。VR や CG では，人の似点を調べた。

容姿や動きのリアルさの追求が主な研究テーマ

被 験 者 と 実 験 条 件：fMRI 実 験 で は 12 名，となっているが，VR 上で人の視線の方位につMEG 実験では 11 名の協力者の脳活動を計測いての研究は少ない。一方，ヒトは他者の視線した。の変化を敏感に検知し，その視線方位へ自ずと実験開始後，まず画面の左右に CG で作成し注意を向けることが知られている (社会的注意た 2 人の人物の顔，あるいは 2 つの矢印型の物と呼ぶ)。よって，CG 人物の視線をうまく制体 (それぞれ「刺激」と呼ぶ) が呈示された御しなければ，ヒトの注意が思わぬ方向へ逸れ，(図 1 参照)。その後，2 つの刺激はゆっくりと甚大な事故に繋がる可能性がある。そこで本研回転し，「向き」を変えた。「一致」条件では，究では，社会的注意の神経基盤を解明し，その視線あるいは矢印の方位が空間上のある 1 点を知見の VR 技術への応用を目指した研究を実施

向くような回転が加えられた。一方で，「不一した。

致」条件では，2 人の視線がバラバラになるよ
うに (一致条件の左右刺激が入れ替わった) 回[研究手法]

転が加えられた。一致条件では，視線が一点を向くことから，(もし 2 人の CG 人物の動きの脳活動計測手法と実験の概要：本研究は，上意図を読み取ることができれば) 不一致条件と記 の 目 的 で fMRI (functional Magnetic Reso-比べてより強く 1 点に注意を促すような効果がnance Imaging ; 磁気共鳴映像法，空間解像度生まれる (これを本研究では社会的注意の効果に優れ，脳活動の詳細な活動マップの可視化にと定義している)。これら 2 条件に対する脳活有効) と MEG (Magnetoencephalography ; 脳動を比較することで社会的注意に関わる脳内情磁図，時間解像度に優れ，脳活動の時系列変化

報処理経路の同定を試みた。

を詳細に可視化する際に有効) 技術を用いたヒ― 1 ―立石科学技術振興財団

図1

実験に用いた刺激

図2

助成研究成果集(第29号) 2020

一致条件における先行手掛かりの効果

は確かにその刺激が指す方位に強く注意を誘発[研究の内容，成果]していることを意味する (図 2 参照)。
研究 1：顔と矢印の比較 ―― 手掛かりの効果
まず予備実験として，一致条件において，本研究 2：社会的注意に関わる脳部位を同定する
fMRI 実験

当に不一致条件よりも強く，視線 (あるいは矢印が指す) 方位への注意が誘発されているのか

前項の心理行動実験より，一致条件におけるを調べる心理行動実験を行った。具体的には，注意の誘発が示された。では，一般的な注意一致条件あるいは不一致条件の刺激を先行手掛(矢印の方位によって誘発される注意) を司るかりとし，その手掛かり呈示後，先行手掛かり脳の部位と社会的注意 (視線の意図する方位をが指す場所にターゲット文字が呈示された場合，くみ取ることが必要) は，同じ脳の部位で処理異なる場所にターゲットが呈示された場合と比されているのだろうか。それとも，社会的注意べて，一致条件において (不一致条件では方位に特化した特別な情報処理機構が存在するのだが一意に決められない)，ターゲット文字音検

ろうか。これを調べる目的で fMRI による脳活出は速くなるのかを調べることによって，社会動計測を行い，得られたデータに機械学習法を的注意の効果を定量的に評価した (ポズナー課

応用したサーチライト解析と呼ばれる解析手法

題)。もし社会的注意が誘発されているのならを適用した結果，刺激のコントラストなど低次ば，その方位に呈示されたターゲット文字にはの特徴を処理する後頭葉視覚野に加え，従来よより速く反応できるはずである。

り明らかになっている帯状回−楔前部の注意処

実験の結果，刺激が顔の場合も矢印の場合も， 理ネットワークにおいて，一致条件と不一致条一致条件において先行手掛かりの呈示の効果が件が区別されていることが明らかになった (図観察された。すなわち，ターゲット文字への反3)。帯状回−楔前部の損傷は，成人における後応速度が促進された。一方，不一致条件では，天的な ADHD 障害を引き起こすことが知られターゲット検出の促進効果は観察されなかった。 ている (Castellanos et al., 2008)。
これはすなわち，本研究で用いた一致条件刺激― 2 ―しかしながら，これらの領域において，矢印立石科学技術振興財団

図3

助成研究成果集(第29号) 2020

全脳サーチライト解析の結果
矢印刺激の一致 vs 不一致

刺激 (一般的注意) と顔刺激 (社会的注意) の区 別 は 出 来 な か っ た。1 つ の 可 能 性 と し て，
fMRI では十分な解像度が得られず，両刺激の細かな差異が抽出出来なかった可能性が考えら

図 4 全脳サーチライト解析の結果
人の視線の一致 vs 不一致

れる。あるいは，一般的注意と社会的注意は区別なく処理されている可能性も考えられる。今重要な役割を果たしていることを示唆している。

後のさらなる検証が必要である。
一方で，より重要なことには，前頭前野，特に上前頭回の活動からは，顔刺激の視線の向き

研究 3：社会的注意に関わる脳領域の時間的なに対して，一致条件と不一致条件を区別するこ活動変化を同定する MEG 実験とが可能であった (図 4)。すなわち，社会的これまでの先行研究および今回の研究を通じ注意は従来より注意との関連が示唆されているて，複数の人物の視線が一致してある一点に集帯状回−楔前部ネットワークではなく，前頭前まると，帯状回−楔前部ネットワークおよび上野で特異的な処理がされている可能性が明らか

前頭回の働きによって，注視部分に注意が誘発になった。

されることが明らかになった。特に上前頭回は先行研究では，上前頭回は社会性に関わる様々なタスクの処理に関わることが示唆されて社会的注意に特異的な処理を担っていることが示唆された。

きた。例えば，視線方位の検出や他者の意図のでは，どのような情報の「流れ」によって社推定にはこの領域が関わると報告されている会的注意が生まれるのだろうか？その脳内情報(Numenmaa & Calder, 2009 ; Williams et al.,

処理のダイナミクスを調べる目的で，高時間解2005 など)。今回の研究は，これらの先行研究

像度 (1000 Hz) で脳活動を計測できる MEGに加え，上前頭回が複数の人の視線が一致するを用いた脳機能イメージング実験を行った。特ことの社会的な重要性や社会的注意の調整にもに本実験では，後頭葉視覚野と上前頭回の活動― 3 ―立石科学技術振興財団

助成研究成果集(第29号) 2020

点で新規性の高い成果をあげることができた。
具体的には，帯状回−楔前部の注意処理ネットワークに加え，上前頭回が社会的注意に特に重要な領域であることを明らかにした。
また，同じ刺激に対して fMRI と MEG の両イメージング手法を組み合わせてデータを取得することで，社会的注意の脳内処理機構の時時間的・空間的な処理の流れの 2 つの理解を試みた点で独創的な研究プロジェクトとなった。
[今後の研究の方向，課題]
図 5 刺激呈示後からの時系列に沿った 矢印 vs 顔 および一致 vs 不一致条件のデコーディング成績

今回の研究では，実施可能な実験に落とし込に注目し，どのタイミングでどのようにこれらめるよう，比較条件をシンプルにし，複数の人の領域が社会的注意に関与するのかを調べた。

物の視線のまとまり具合 (一致/不一致) のみ

実験の結果，次のことが明らかになった。まで社会的な重要性を定義した。しかしながら，ず，後頭葉視覚野では，刺激の呈示後 109 ms

実際の社会性手掛かりは今回の実験よりもはる

後に刺激が顔であったか矢印であったかを区別

かに複雑で，視線以外の様々な手掛かりを同時できるような応答が生じていた。さらに，上前かつ並列に処理する必要がある。例えば，実際頭回では，刺激の呈示後 187 ms 後に 2 人の人のコミュニケーションではジェスチャ，ボディ物の視線が一致しているか否かを区別できるよ

ランゲージや表情，対話する人物同士の関係性うな応答が生じていた (図 5 参照)。これらのも重要な手掛かりとなってくる。では，これら結果は，社会的注意が 2 段階のプロセスを経ての手掛かりは視線と比較して，どのように注意処理されている可能性を示唆している。第 1 段を誘発するのだろうか。また，これらの手掛か階の処理では，脳の初期視覚情報処理システム

りは今回の研究で同定した脳領域と同じ部位でが視覚特徴を抽出し，社会性を有する手掛かり処理されるのだろうか。それとも，それぞれのが含まれているかを分析する。第 2 段階の処理

手掛かりに対応した特別な神経回路が存在する

では，上前頭回が複数の社会的な手掛かりの関のだろうか。今後の研究では，こうした問題を係性を解釈し，社会的に重要な場所・位置へよ明らかにしていかなくてはならない。

り強く注意を促すような命令を下す。これら 2

また，本研究で得られた知見をバーチャルリ

つの処理を経て，社会的注意が生じているのでアリティ技術を発展させる技術として社会実装はないだろうか。

するなど，応用研究を進めることも重要だろう。
最近，実際の俳優ではなく，バーチャルリアリティ技術で製作された仮想の CG アバターを用[研究のまとめ]いたドラマやライブが若者の間で人気になりつ
本研究は，複数の CG 人物の視線方向の一つある。ここで，CG アバターの表情をどのよ致・不一致を操作し，社会的注意の強弱を変化うに変化させれば，感情の機微を豊かに表現でさせることで，従来の研究では明確ではなかっきるのか，複雑な感情のどこまでを鑑賞者に伝た単純な視線方向の変化 (刺激の運動) と社会えることが出来るのか，といった問いは解かな的注意そのものを反映する脳活動とを区別したければならない重要な問題であり，そのカギは― 4 ―立石科学技術振興財団

今回の研究テーマ，社会的注意のメカニズムと助成研究成果集(第29号) 2020したい。

深く関わると考えられる。また，本研究の知見
は，カウンセリングなどの特定の状況で自己表[成果の発表，論文等]

現をより豊かににしたり，より深い信頼感を醸

1 ．Wu, H. N., Kuai, S., Ban, H. (2017). Significance of成するために何が必要かといった研究へと発展

face for social attention revealed by MEG neuro-

させていけるかもしれない。今後はそうした応

imaging. IEICE Technical Report, 116(513), 93-98.

用を視野に入れた研究も進めていきたい。
最後に，本研究プロジェクト遂行の機会を与えてくださった立石科学技術振興財団のご関係者のみなさまに心より感謝を申し上げて結語と― 5 ―2 ．Zhou, C, Wu, H. N., Gao, MY., Yu, LK., Liang, Q.,
Ban., H., Kuai, S. (in revision) More than average :convergent gaze of a crowd evokes stronger spatialattention. European Journal of Neuroscience.