聴覚的空間注意は、聴覚知覚を空間内の位置に集中させることを伴う、注意 の特定の形式です。
視空間注意の特性については詳細な研究が行われてきたものの、聴空間注意のメカニズムを解明する研究は比較的少ない。スペンスとドライバー[1]は、聴覚空間注意を研究した初期の研究者たちは、視覚などの他の感覚モダリティで見られるような効果を発見できなかったものの、これらの効果の欠如は、空間認識力が低下している聴覚領域への視覚パラダイムの適応に起因する可能性があると指摘している。
最近の神経画像研究は、聴覚空間注意の背後にあるプロセスについての洞察を提供し、視覚注意を担っていると以前に示されていた脳の部分と機能的に重複していることを示唆している。[2] [3]
行動証拠
いくつかの研究では、認知科学の行動ツールを使用して、単独で、またはより大規模な神経画像研究の一部として、 視空間注意の特性を調査しました。
Rhodes [4]は、聴覚空間的注意が類推的に表現されるかどうか、つまり聴覚空間の心的表現が物理的空間と同じように配置されているかどうかを特定しようとした。もしそうであれば、聴覚注意の焦点を移動する時間は、物理的空間での移動距離に関係しているはずだ。Rhodes は、特に Posner [5]による以前の研究では、刺激の検出のみを必要とする聴覚注意課題では行動の違いが見つからなかったと指摘している。これは、低レベルの聴覚受容器が視覚のように空間的ではなくトノトピック的にマッピングされているためである可能性がある。このため、Rhodes は聴覚定位課題を使用し、注意をシフトする時間は注意とターゲットの間の角度の分離が大きいほど長くなるが、この効果は前方から 90° を超える場所では漸近線に達することを発見した。
スペンスとドライバー[1]は、前述のローズの研究を含む、聴覚空間注意効果に関するこれまでの知見が反応プライミングと交絡している可能性があることを指摘し、代わりに8つの実験にわたって外因性および内因性の複数のキューイングパラダイムを利用した。内因性（有益な）キューと外因性（有益でない）キューの両方が聴覚空間定位課題のパフォーマンスを向上させ、これはローズが以前に発見した結果と一致している。しかし、聴覚ピッチ弁別課題のパフォーマンスを向上させたのは内因性空間キューのみであり、外因性空間キューはこの非空間ピッチ判断のパフォーマンスには影響を及ぼさなかった。これらの知見を踏まえ、スペンスとドライバーは、外因性と内因性の聴覚空間定位には異なるメカニズムが関与している可能性があり、聴覚と視覚の両方の外因性定位には丘が役割を果たしている可能性があり、内因性定位には前頭皮質と頭頂皮質が同様の役割を果たしていると示唆している。外因性空間キューイングに対するピッチ刺激への方向効果の欠如は、これらの構造の接続性による可能性があると指摘されています。スペンスとドライバーは、前頭皮質と頭頂皮質領域にはピッチと音の位置の両方をコード化する細胞からの入力がある一方で、丘は研究で使用された約 350 Hz の音をはるかに上回る 10 kHz を超えるピッチにのみ敏感であると考えられていると指摘しています。
Diaconescuら[6]は、クロスモーダルキューイング実験の参加者が、標的刺激の非空間的特性（形状／音高）よりも、空間的特性（視覚刺激または聴覚刺激の位置）に速く反応することを発見しました。これは視覚標的と聴覚標的の両方で見られましたが、視覚領域の標的の方がその効果は大きく、研究者らは、これは聴覚空間的注意システムが視空間的注意システムに従属していることを反映している可能性があると示唆しています。
神経基盤
機能的磁気共鳴画像法（fMRI）や事象関連電位（ERP ）といった現代認知神経科学の神経画像ツールは、行動研究の枠を超えた、聴覚空間注意の機能的形態に関する更なる知見をもたらしてきました。現在の研究では、聴覚空間注意は、これまで視覚注意と関連があると示されてきた多くの領域と機能的に重複していることが示唆されています。
視覚領域における注意に関する神経画像研究は数多く存在するものの、聴覚領域における注意プロセスを調査した研究は比較的少ない。fMRIを用いた聴覚研究では、聴覚刺激に影響を及ぼすスキャナーノイズを低減または回避するための追加的な対策が必要となる。[7]スキャナーノイズの影響を低減するために、スパースな時間的サンプリングスキャンパターンが用いられることが多く、血行動態遅延を利用し、刺激が提示された後にのみスキャンを行う。[8]
オーディションの進路と場所
視覚処理の「何」（腹側）と「どこ」（背側）のストリーム（2 つのストリーム仮説を参照）と同様に、聴覚も識別経路と位置特定経路に分かれていることを示唆する証拠があります。
アランら[9]は、遅延サンプル一致タスクを利用しました。このタスクでは、参加者は最初の音を記憶し、それを500ミリ秒後に提示された2番目の音と比較しました。刺激音のセットは実験を通じて同じままでしたが、タスクブロックはピッチと空間の比較を交互に行いました。たとえば、ピッチ比較ブロックでは、参加者は2つの音の空間的な場所に関わらず、2番目の刺激が最初のピッチと比較してピッチが高いか、低いか、それとも等しいかを報告するように指示されました。逆に、空間比較ブロックでは、参加者は音の高さに関わらず、2番目の音が最初の音に対して空間的に左にあるか、右にあるか、それとも等しいかを報告するように指示されました。このタスクは、fMRIを使用する実験とERPを使用する実験の2つの実験で使用され、聴覚処理の空間的および時間的特性をそれぞれ測定しました。ピッチと空間の判断を比較すると、ピッチ課題中に一次聴覚皮質と右下前頭回の活性化が増加し、空間課題中に両側の後側頭葉、および下頭頂葉と上頭頂葉の活性化が増加したことが明らかになった。ERPの結果では、最初の刺激の開始から300～500ミリ秒後にピッチ課題と空間課題の間に乖離が見られ、ピッチ課題では下前頭側頭葉の陽性反応が増加し、空間課題では中心頭頂葉の陽性反応が増加した。これは、視覚で起こると考えられているのと同様に、聴覚シーンの要素が「何」（腹側）と「どこ」（背側）の別々の経路に分割されることを示唆しているが、この類似性が特徴と空間プロセスの超感覚的分割の結果であるかどうかは不明であった。
「何」と「どこ」の経路のモダリティ特異性に関するさらなる証拠は、Diaconescuらによる最近の研究[6]で示されており、彼らは、「何」のプロセスは視覚と聴覚で別々の経路を持つのに対し、「どこ」の経路は超モダリティであり、両方のモダリティで共有されている可能性があると示唆している。参加者は、刺激の特徴要素または空間要素のいずれかに反応するように、ランダムに交互に試行された。刺激は、設定されたブロック内で聴覚領域と視覚領域間で変化した。2つの実験間では、手がかりのモダリティも変化させ、最初の実験では、刺激のどの要素（特徴または空間）に反応するかに関する聴覚手がかりが含まれ、2番目の実験では視覚手がかりが使用された。手がかりとターゲットの間の期間、参加者が提示される手がかり特徴に注意を払っていたと推定される時間帯において、聴覚および視覚空間注意条件の両方において、手がかり開始後600～1200ミリ秒に中心内側部位から音源空間においてより高い陽性電位が引き起こされた。研究著者らは、これが空間情報の超感覚的経路の結果である可能性があると提唱している。一方、特徴注意に関する音源空間活動は感覚様式間で一貫性がなく、聴覚特徴注意は300～600ミリ秒付近で右聴覚放射状双極子におけるより高い陽性電位と関連し、空間特徴注意は700～1050ミリ秒で左視覚中心下方双極子におけるより高い陰性電位と関連しており、これは視覚と聴覚に別々の特徴または「何」経路があることの証拠として示唆される。
聴空間注意ネットワーク
聴覚空間注意の機能構造を調査したいくつかの研究では、視覚空間注意と重複する機能領域が明らかになり、超感覚的空間注意ネットワークの存在を示唆しています。
スミスら[2]は、 2つの別々の実験で、聴覚空間注意時の皮質の活性化と視覚空間注意および聴覚特徴注意を対比した。
最初の実験では、内因性またはトップダウンの直交キューイングパラダイムを用いて、聴覚空間注意と視空間注意に関与する皮質領域を調査した。直交キューイングパラダイムとは、キュー刺激によって提供される情報を指す。被験者は、中央または左右の側方に現れる刺激に対して、空間的な上下の仰角を判断するように求められた。キューは提示されるターゲットの側方化に関する情報を提供したが、正しい仰角判断に関する情報は含まれていなかった。このような手順は、空間注意の機能的効果と運動反応プライミングの効果を切り離すために用いられた。視覚ターゲットと聴覚ターゲットに対して、同じ課題を交互にブロックで実施した。重要なのは、分析の主眼が、キュー刺激が提示されない「キャッチトライアル」に置かれたことであった。これにより、ターゲット刺激関連活動の影響を受けずに、特定の場所への注意に関連する機能的活性化を調査することができた。聴覚領域では、末梢の右と左の手がかり後の活性化を中枢の手がかりと比較すると、後頭頂皮質(PPC)、前頭眼野 (FEF)、補足運動野(SMA) で有意な活性化が明らかになりました。これらの領域は、視空間注意条件下で有意に活性化した領域と重なっており、聴覚と視覚の空間注意条件下での活性化を比較しても、両者の間に有意差は見られませんでした。
2 回目の実験では、参加者に識別可能な聴覚刺激のペアが提示されました。この刺激のペアは実験全体を通じて同一でしたが、タスクのさまざまなブロックで、参加者は刺激の時間的順序 (どちらの音が最初に来たか) または空間的位置 (どちらの音が正中線から遠いか) のいずれかに反応する必要がありました。参加者は各ブロックの開始時にどの特徴に注意を向けるかを指示され、同じ刺激セットに対する聴覚空間注意と聴覚非空間注意による活性化を比較することができました。空間位置タスクと時間的順序タスクの比較では、両側の側頭頭頂接合部、FEF 付近の両側の上前頭野、両側の頭頂間溝、両側の後頭側頭接合部など、視覚領域での注意に関連することが以前に判明している領域でより大きな活性化が見られ、視覚と聴覚にわたって超感覚的に機能する注意ネットワークが示唆されました。
経営管理
内因性聴覚空間注意の実行制御の解剖学的部位は、fMRI を使用して Wuらによって調査されました。[3]参加者は、聴覚刺激を予期して、左か右に注意を向けるように聴覚キューを受け取りました。参加者に左にも右にも注意を向けないように指示する 3 番目のキューは、コントロールの非空間条件として機能しました。空間注意条件と非空間注意条件での活性化を比較すると、前頭前皮質、FEF、前帯状皮質(ACC)、上部頭頂葉など、視覚注意の実行制御に関係するいくつかの領域の活性化が増加しており、再び、これらの構造が超モーダル注意領域であるという考えを裏付けています。空間注意とコントロールの比較では、聴覚皮質の活動の増加がさらに明らかになりました。この増加は、聴覚空間注意の反対側であり、視覚注意で見られてきたように、初期感覚領域のトップダウン バイアスを反映している可能性があります。
Wuらはさらに、被験者が目を閉じて課題を完了したにもかかわらず、視聴覚空間注意が視覚情報を処理すると考えられている領域、すなわち楔状筋と舌回の活動増加と関連していることを観察した。この活動は注意の焦点の反対側ではなかったため、著者らは、この効果は空間特異的ではない可能性が高いと主張し、むしろ注意活動の一般的な広がりを反映し、マルチモーダル感覚統合において役割を果たしている可能性を示唆している。
今後の方向性
視聴覚空間的注意の機能基盤に関する研究は、視空間的注意に比べて比較的少ないものの、現在では、視空間的注意に関与する解剖学的構造の多くが超感覚的に機能し、視聴覚空間的注意にも関与していることが示唆されています。この関連性がマルチモーダル処理に関係している可能性はありますが、認知的影響については未だ十分に解明されていません。
参照
参考文献
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