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知覚的あいまいさを解決するための後頭皮質の役割

あいまいな刺激の観察中に、私たちの知覚は、物理的な刺激は一定のままであるが、相互に排他的な解釈の間で自発的に交互になる。 “あいまいな刺激”という用語は、しばしば二つの方法で解釈することができる単一のイメージ(例えば、アヒル/ウサギのイメージ)の思考を呼び起こすが、あいまいな刺激は、二つの異なるイメージ, その場合、両者の混合物を見るのではなく、私たちの知覚はイメージの間で切り替わります。 この現象は双眼ライバルとして知られており、感覚処理からの意識の解離のために、知覚意識を研究するために長い間使用されてきました。

以前の理論モデルは、双安定性のようなケースは、意識のために競合する感覚神経集団の間の相互阻害の一形態から生じることを示唆している。, しかし、過去十年間の研究では、この仮説に疑問を呈しており、知覚のあいまいさを解決するための前頭頭頂ネットワーク内のより高い認知メカニズムの関与を強調している(Sterzer et al., 2009). 知覚の切り替えにおける視覚階層に沿った異なるメカニズムの使用についての議論は、今やよりバランスがとれているが、交代の開始に関与するメカニズムはまだ理解されていない。, 視覚認知階層に沿って内因性スイッチが開始される場所はまだ不明であり、感覚後頭部と前頭頂部が関与する程度は不明のままであるためである。

この一連の研究に続いて、最近の研究(de Jong et al.,,2016)は、電気皮質造影を用いて、自発的な知覚変化の間に生じる後頭葉の過渡応答パターンを検出することにより、知覚のあいまいさが解決されているという問いに答えるための重要な試みを行った。, 双眼ライバル刺激は、二つの目に提示された二つの画像(顔と家)で構成され、SFM刺激は、あいまいな回転方向を持つ回転する3D地球の錯覚を生じさせる水平に移動するドットで構成されていた。 あいまいな刺激との比較のために、彼らはあいまいな刺激によって引き起こされるものとほぼ区別がつかない知覚の変化を引き起こす明確な刺激

刺激は、刺激の四つの2分ブロックからなる二つのセッションで提示された10秒固定とインターリーブ。, 参加者は、二つのボタンのいずれかを押したままにすることによって、現在の知覚(すなわち、顔/家と左/右の動き)を報告するように求められた。 過渡応答を調査するために、著者らは主観的報告の瞬間(-2から+2秒)までの時間のエポックを中心にした。 彼らは、3-30(シータ、アルファ、およびベータバンド)、および50-130Hz(ガンマバンド)の二つの周波数帯域に分析を集中しました。, 実際の知覚スイッチとボタン押し間の時間の変化を考えると、彼らはボタン押しに対して-1500から+500ミリ秒の時間ウィンドウ内のレポートロックされた変化で区切られた領域を計算することによって、この反応時間ジッタに影響を受けない追加の分析を行った。,

ボタンプレスに整列したパワースペクトルの分析は、低周波数(3-30Hz)のパワーの広帯域減少と高周波数(50-130Hz)の広帯域増加を報告する前に、刺激(両眼ライバルまたはSFM)にかかわらず、最も重要なのは、実験条件(あいまい/曖昧でない刺激)の広帯域減少を明らかにした。, 反応時間ジッタに敏感でない解析では,正規化されたパワーの下と上の曲線下の面積をそれぞれ見ることにより,低周波電力の減少と高周波電力の増加を調べた。 この解析の結果,同様の変調パターンが得られ,低周波電力の減少(両眼ライバル関係とSFMで)と高周波電力の増加(SFMのみで)を示した。

de Jong et al., (2016)は、記録された過渡応答パターンを、自発的知覚スイッチの開始が他の場所ではなく後頭皮質の中で起こるという証拠と解釈している。 具体的には、この双安定性から生じるフィードフォワードとの相互作用内視神経ネットワーク。 提示された証拠は明らかであるが、それが後頭皮質に限定されているという事実は、知覚的逆転がどこで開始されるかについての議論の閉鎖を許, 彼らの提案は、知覚スイッチ報告の前に後頭皮質に一時的な活動が存在するという観察に主に基づいている。 しかしながら、スイッチ報告に先行する同様の一時的な活動は、双安定性刺激および両眼の競合のために頭頂皮質においても観察されている(Britz et al.,2009;ブリッツとピッツ,2011).

de Jong et al. (2016)後頭部の皮質内の知覚スイッチの開始だけが知覚変化のタイミングのまわりで一時的な活性化を説明するという理由。, しかし、このような活動が高次脳領域に存在することは、次のように別の可能性を示している:後頭皮質が高次脳領域からの入力を介して知覚を維持しているとしても、これらの入力と同時に一時的な活性化が期待される。 対向知覚スイッチをシグナリングする活動の蓄積は、その領域の因果関係の関与なしに一時的な後頭活動に変換することができます。,

この見解の支持は、頭頂皮質に関するTMS研究から来ており、阻害刺激が知覚逆転の速度を変化させ、それがそれらをもたらす上でより高い皮質領域,2010;Kanai et al.,2010;Zaretskaya et al., 2010). 逆に、de Jong et al. (2016)は、両眼ライバル関係が前頭頭頂活動の非存在下で起こり得ることを示すことによって、知覚的あいまいさを解決する上でのより高い皮質領域の関,,2015)、代わりに内省、意識、および報告に関連する可能性があります(Frässle et al., 2014).

双安定知覚に関する多くの以前の研究の背後にある理論的根拠は、明確なものに関連するものとあいまいな刺激に対する応答を具体的に比較 このように、多くの研究の狙いは、解析の曖昧にし、明白なます。 この推論に沿って、de Jongらによって提示された結果。, (2016)は、双安定性の間の後頭活動が正常な知覚のそれと異ならないように見えるので、双安定性が後頭皮質で解決されないという証拠と見ることがで 彼らの結果は、後頭皮質が既に解決された競争の入力を受け取り、その後、両方のために同様の処理メカニズムを使用するという考えと一致している。, この代替的な解釈は、双安定性および規則的な刺激の両方を伴う後頭皮質のスイッチ関連の変調を明らかにしたが、前頭頭頂活動が内生的に誘導された知覚的スイッチと特異的に関連していることを示したfmri研究に従っている(レビューについては、Sterzer et al., 2009). 単一ニューロン測定の形での電気生理学からの追加の証拠はまた、マカク前頭前野における知覚駆動の変調を示した(Panagiotaropoulos et al., 2012)., 前頭頭頂電極からのデータの分析は、この問題についてさらなる光を当てるかもしれない。

もう一つの興味深い解釈そのde Jong et al。 (2016)は、神経振動の役割に関することを提案している。 著者らは、高周波電力の増加を局所的で急速に発生するプロセスと関連付け、低周波電力の減少を全体的で低速なプロセスと関連付けている(Donner and Siegel、2011)。, 彼らは、高周波変調は内因性知覚スイッチ開始を連想させる一方、低周波振動は知覚維持を支援するために視覚領域全体で変化関連の活動を運ぶ解離性を提案している。 この解釈は、彼らが報告する高レベルの活動が低周波変調よりも空間的に閉じ込められ、早くピークに達したという事実と一致している(de Jong et al.、2016年、彼らのイチジク。 5, 6).

この結論はそれらのデータを説明しているが、それらの結果は最近の研究からの結論とも互換性がある(van Kerkoerle et al.,,2014)それぞれ、フィードバックおよびフィードフォワード処理に低および高周波振動を関連付けるV1およびV4マカク記録を使用して。 これはさらに、一時的な活性がde Jong et al. (2016)は、後頭皮質と他の皮質領域との間の動的相互作用を示す可能性があり、知覚逆転を開始する際に後頭皮質の因果関係を示すのではなく、後頭皮質と他の皮質領域との間のダイナミックな相互作用を示す可能性がある。 重要なことに、de Jong et al. (2016年)また、その結果をサポートしていない単なるボトムフィードフォワードプロセスがしたことによるものと考えてお声処となります。,

これらすべての考慮事項を一緒に取って、知覚スイッチの前に一時的な低周波減少は、後頭葉(例えば、V4、MT+)または高い前頭頭頂領域内のより高い 実際、自発的なスイッチの間の過渡的な活動は、実際のスイッチの間のそれよりも小さく、広いように見える(de Jong et al.、2016年、彼らのFig。 4). これはフィードバック信号からの活動の漸進的な集結を示すかもしれない。 対照的に、高レベル変調は、特徴選択領域に現れた(例えば,、MT+)では、フィードフォワード方式で情報の知覚選択的処理を示唆している。

要約すると、de Jong et al. (2016)知覚逆転の間の後頭皮質の因果的役割のための説得力のあるケースを作る。 ヒト頭蓋内脳データの使用は新規であり、双安定性に関する以前のヒトとサルの研究の間の橋渡しを構築します。 しかし、de Jong et al. (2016)は、後頭皮質をスポットライトに戻すことに方法論的に説得力のある貢献を提供し、彼らが観察した一時的な活動の性質はまだ理解されるべきで,

脚注

  • 編集者注:大学院生またはポスドクのフェローによってのみ書かれたジャーナルの最近の論文のこれらの短い、批判的なレビューは、論文の重要な知見を要約し、追加の洞察と解説を提供することを意図している。 ジャーナルクラブの形式と目的の詳細については、http://www.jneurosci.org/misc/ifa_features.shtmlを参照してください。

  • 著者は、競合する経済的利益を宣言していません。

  • 対応はPablo Rに宛てる必要があります。, グラッシ,ビジョンと認知研究室,統合神経科学センター,テュービンゲン大学,Otrfried-Müller-Strasse25,72076テュービンゲン,ドイツ.pablo.grassi{at}cin.uni-tuebingen.de