形態知覚
パターンや形状の視覚的認識

形状知覚とは、物体の視覚的要素、特に形状、パターン、および事前に認識された重要な特徴を認識することです。物体は網膜によって二次元画像として知覚されますが[1]、同じ物体であっても、観察される状況、物体の見かけの大きさ、観察角度、照明の強さ、視野内の位置などによって、その画像は変化します。[2] 物体を観察するたびに網膜の反応パターンは異なりますが、脳の視覚処理はこれらの経験を類似のものとして認識することができ、不変の物体認識を可能にします。 [3 ]視覚処理は階層的に行われ、最下層では線や輪郭を認識し、それよりわずかに高い層では境界の完成や輪郭の組み合わせの認識などのタスクを実行します。最上層では、知覚された情報を統合して物体全体を認識します。[4]物体認識とは、本質的に、物体にラベルを付けて分類・識別し、ある物体を別の物体と区別する能力です。[3]視覚処理の過程では、情報は作られるのではなく、刺激の最も詳細な情報を引き出すように再フォーマットされます。[3]

生理

網膜には大きな盲点があり、網膜静脈が光を検出する細胞、すなわち光受容細胞への光の到達を遮るため、形態知覚は脳にとって非常に困難な課題です。脳は、知覚的グループ化、境界補完、図地分離といった境界処理、そして変動する照明に対する補正（「光源の無視」）や、光源を無視した信号で空白領域を埋めるといった表面処理を通じて、これらの盲点を処理します。[5]

目が形を認識するには、光受容器に加えて、適切に機能する水晶体、網膜、損傷のない視神経が必要です。光は水晶体を通り、網膜に当たり、利用可能な光に応じて適切な光受容器を活性化します。光受容器は光を電気信号に変換し、視神経に沿って視床の外側膝状体核に伝わり、次に一次視覚野に伝わります。皮質では、成人の脳は線、方向、色などの情報を処理します。これらの入力は後頭側頭皮質で統合され、そこで物体全体の表象が作成されます。視覚情報は背側視覚路としても知られる後頭頂皮質で引き続き処理され、そこで動きに基づく手がかりを使用して物体の形状の表象が形成されます。同時に、物体の認識、識別、命名が行われる腹側視覚路としても知られる前側頭皮質でも情報が処理されていると考えられています。物体を認識する過程では、背側視覚路と腹側視覚路の両方が活性化しますが、物体の識別と認識においては腹側視覚路の方がより重要です。背側視覚路は、2つの物体が類似した形状を持ち、かつ画像が劣化している場合にのみ、物体認識に寄与します。脳の異なる部位の活性化における観察された潜時は、視覚刺激が階層的に処理され、物体の表象が単純なものから複雑なものへと進行するという考えを裏付けています。[5]

発達

生後5ヶ月までに、乳児は成人と同様に、線の接合情報を用いて奥行きや形状を含む3D画像を認識できるようになります。 [6]しかし、動きや色の手がかりを用いて2つの物体を区別する能力については、低年齢の乳児と成人の間には違いがあります。[7]視覚情報はその後も後頭頂葉皮質（背側視覚皮質とも呼ばれる）で処理され続け、そこでは動きに基づく手がかりを用いて物体の形状の表象が形成されます。[7]乳児と成人の脳の違いを特定することで、乳児皮質の機能的再編成か、あるいは乳児において見られるような加齢に伴う差異が生じただけであることが明らかになりました。乳児の脳は成人の脳と同一ではありませんが、専門分野や処理の階層構造は似ています。[7]しかし、静止した視線から形状を認識する成人の能力は完全には解明されていません。[8]

機能不全

物体の大きさや形の違いを区別する機能障害の原因は様々で、脳損傷、脳卒中、てんかん、酸素欠乏などがあります。損傷や病気によって脳に病変が生じると、物体認識が損なわれます。病変がある場合に特に物体認識の障害につながる領域には、右側外側紡錘状回と腹外側後頭側頭葉皮質があります。これらの領域は、物体認識の基礎となる形状や輪郭の情報の処理に非常に重要です。[9]上記の領域の損傷が物体認識の障害につながるという証拠はありますが、原因にかかわらず、脳損傷は通常広範囲で脳の両半球に存在するため、主要な構造の識別が複雑になることに注意することが重要です。[12] ほとんどの損傷は元に戻せませんが、影響を受けた半球の影響を受けていない領域で再編成の証拠があり、患者がいくつかの能力を取り戻すことが可能です。[10]

形状知覚の機能障害は、視覚情報をどのように解釈するかという視覚処理に関わる複数の領域で発生します。これらの機能障害は実際の視覚とは直接関係がなく、脳が目で見たものをどのように理解するかに影響します。視覚閉鎖、視空間関係、視覚記憶、視覚追跡といった領域で問題が発生する可能性があります。具体的な視覚障害を特定した後、介入には目の訓練、コンピュータプログラムの使用、神経療法、身体活動、学業面での調整などが含まれます。[11]

怪我や病気

脳への損傷の可能性としては、脳卒中、酸素欠乏、鈍的外傷、外科的損傷などが挙げられますが、これらに限定されるわけではありません。多発性硬化症やてんかんなどの損傷や病気の結果として脳に病変がある場合、物体認識能力が低下する可能性があり、それがさまざまな失認の形で現れることがあります。[9]鈍的外傷、脳卒中、重度の一酸化炭素中毒を患った成人や、腫瘍の切除後に外科的損傷を受けた成人でも、同様の障害が観察されています。 [10]病変の形成につながらないタイプのてんかんを患う小児でも障害が観察されています。[12]これらの場合、発作によって機能障害が引き起こされ、物体の処理に支障をきたす可能性があると考えられています。[12]損傷がある場合に特に物体認識の障害につながる領域には、右側外側紡錘状回と腹外側または腹内側後頭側頭葉皮質が含まれます。[10] [12] これらの構造はすべて、物体認識の基礎となる形状と輪郭情報の処理に非常に重要であることが確認されています。[10]これらの構造に損傷がある人は物体を適切に認識できませんが、物体の動きを識別することはできます。[10]頭頂葉の損傷のみが物体の位置の識別障害と関連付けられています。[13]上記の領域の損傷が物体認識の障害につながることを裏付ける強力な証拠がありますが、原因にかかわらず、脳の損傷は通常広範囲で脳の両半分に存在するため、主要な構造の識別が複雑になることに注意することが重要です。[9]損傷のほとんどは元に戻すことはできませんが、影響を受けた半球の影響を受けていない領域では再編成の証拠があり、患者はある程度の機能を回復することができます。[9]

エージング

視覚的な形状学習が高齢者において維持されるかどうかは不明である。研究では、訓練によって若者と高齢者の両方において形状知覚が向上することが証明されている。しかし、局所的要素の統合学習は加齢によって悪影響を受ける。[14]加齢は、刺激を効率的に処理して物体を識別する能力を阻害する。より具体的には、物体の最も基本的な視覚的構成要素を認識するのに非常に長い時間がかかるようになる。物体の各部分を認識するのにかかる時間が長くなるため、物体自体の認識も遅れる。[15]部分的に遮られた物体の認識も加齢とともに遅くなる。部分的に遮られた物体を認識するには、見える輪郭や境界に基づいて知覚的推論を行う必要がある。これはほとんどの若者ができることだが、加齢とともに遅くなる。[16]一般的に、加齢は中枢神経系の処理能力の低下を引き起こし、非常に複雑な形状知覚のプロセスを遅らせる。[15]

参照

参考文献

  1. ^ Tse, P.; Hughes (2004). 「視覚形態知覚」.神経科学百科事典. 4 .
  2. ^ Carlson, Thomas; Hogendoorn, Kanai, Mesik, Turret (2011). 「物体の位置とカテゴリーの高時間分解能デコード」Journal of Vision . 10 (9): 1– 17. doi : 10.1167/11.10.9 . PMID  21920851.{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  3. ^ abc DiCarlo, James; Zoccolan, Rust (2012). 「脳は視覚的物体認識をどのように解決するのか？」Neuron . 73 (3): 415– 434. doi :10.1016/j.neuron.2012.01.010. PMC 3306444. PMID  22325196 . 
  4. ^ チャンギジ、マーク (2010). 『ビジョン革命』 ベンベラブックス.
  5. ^ ab 「アーカイブコピー」（PDF） 。 2013年7月22日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2013年10月23日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク)
  6. ^ Corrow, Sherryse; Granrud, Mathison, Yonas (2012). 「乳児と成人は直線の接合情報を用いて3D形状を認識する」Journal of Vision . 1. 12 (8): 1– 7. doi :10.1167/12.1.8. PMC 4084969 . PMID  22238184. {{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  7. ^ abc Wilcox, Teresa; Stubbs, Hirshowitz, Boas (2012). 「物体処理における乳児大脳皮質の機能的活性化」NeuroImage . 62 (3): 1833– 1840. doi :10.1016/j.neuroimage.2012.05.039. PMC 3457789 . PMID  22634218. {{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  8. ^ http://kellmanlab.psych.ucla.edu/HPL/files/Kellman%20%26%20Short%20-%20Development%20of%203D%20Form%20Perception%20(JEP%201987.pdf [永久リンク切れ]
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  11. ^ 「視覚処理障害と失読症 | 行動神経療法クリニック」。
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  16. ^ Danzigera, W.; Salthouseb (1978). 「年齢と不完全な人物の知覚」. Experimental Aging Research . 4 (1).
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