手や指を添えると視覚処理が促進

勉強中に教科書の中の重要な部分を覚える時、手や指を添えた経験はないだろうか?

東北大学電気通信研究所が脳波を用いた注意効果の研究を行ったところ、手や指を添えると、視覚処理が促進されることが期待できることがわかったという。
「指差し確認」の効果が語られることはあるが、今回注目なのは、手が見えていない状況でも、手の周囲の情報に注意効果があるということなのだ。

実験は、コンピュータ画面に提示された視覚刺激を利用し、手がその近くにある場合と離れた位置にあった場合で、注意の程度を計測。
鏡を介してディスプレイを観察し、鏡の下の手の位置に視覚刺激があるように見せることで、手が見えない状態での手の影響を調べた。その結果、次のことが判明した。

実験のイメージ(画像提供:東北大学電気通信研究所 塩入諭教授)
実験のイメージ(画像提供:東北大学電気通信研究所 塩入諭教授)
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「手を添えるだけで視覚処理が促進される」
「手が見えていなくても手や指を添えるだけで注意効果が得られる」
「意図的に注意を向けている対象においても、手や指を添えるだけで注意効果が得られる」

実験では、手の位置に近い方が反応が速く、つまり、手の位置が見えていなくても手の周辺と脳が認識すると情報の処理速度があがることがわかったのだ。

実験の様子(画像提供:東北大学電気通信研究所 塩入諭教授)
実験の様子(画像提供:東北大学電気通信研究所 塩入諭教授)

また、「注意効果は左利き被験者よりも右利き被験者のほうが大きい」「左利き被験者と右利き被験者の手の周囲の注意効果は、別の処理メカニズムである可能性が示された」という利き腕に関する注意効果も、あわせて明らかになった。

手や指を添えるという行為で注意効果が得られるということであれば、例えば仕事で作成した書類の誤字脱字がないかを指でなぞるのはもちろん、チェックするものの近くに手を置いておくことでも効果があるということになる。

重要な部分を指で差すのも注意効果アップ

ではなぜ手を添えると注意力がアップするのか?また研究は今後どう生かされるのか? 研究チームの一人である東北大学電気通信研究所の塩入諭教授に詳しく話を聞いてみた。

――なぜ、この研究をすることにした?

注意は、膨大な情報から有益なものを選択する、人間にとって重要な機能です。注意の脳内機能については、複数の処理過程が知られていますが、それらの多くは目立つ対象物に向けられるボトムアップ注意と意図的にどこかに向けるトップダウン注意に分けられます。しかし、手を見るものの側に持っていくと、そこでの処理が促進される(感度が上がる、処理時間が短くなる)ことが報告されていて、そのメカニズムが従来知られているトップダウン注意やボトムアップ注意とどのように関連するかなど不明でした。

手の周囲の視覚対象への注意は、注意選択が身体や行動と関連することを意味し、視覚が単に見ることではなく、行動にも深く関わることを示す点でも重要であると考えます。また人工知能やロボットを考えるとき、そこに体があることの意義としても興味がある点です。それらの点を考えると、手の周囲の視覚対象への注意のメカニズムを理解することが必要であると考えました。


――教科書で覚えたいところを指でなぞるのもよいということ?

はい、今回の結果は、それを支持しています。指差した対象に注意効果が期待できます。


――「家の戸締り」や「ガスの元栓を閉める」などのチェックも手や指をそえたほうがいいの?

戸締まりなどを忘れないためということであれば、今回の結果は直接関係するとは言えません。指差ししたことで、それが記憶に残りやすいという意味であれば、関連するとも言えます。注意を向けた対象が記憶されやすくなることはあり得ます。


――今回の研究結果、どう受け止めている?

多くの研究は、単独の研究のみで何かが明確になることはありません。特に、人間を対象とした実験の結果は、複数の研究室の成果が集まり十分な情報に基づき、理解が進みます。今回の我々の研究結果は、多くの研究結果の追試としての、手の周りでの視覚的注意効果の検証という側面と、トップダウン注意との関連を調べた新しい知見の発見という側面があります。

前者は、単なる追試ではなく、手が見えなくても効果が生じるということを明確にしたため、手の効果が触覚(自己受容感覚)に基づく手の位置の情報が利用されていることを示した点でも重要であると考えています。

後者については、トップダウン注意がヒトの意図によるものであることから、完全に実験的に制御することは難しい問題ですが、脳波計測の結果も参照することで、強い根拠を持って、手の周りの注意は、トップダウン注意と異なるメカニズムによることを示しました。十分な時間をかけて検討した結果、明らかにすることができた点に満足しています。

※イメージ
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利き手が脳機能に何らかの関連

――「手を添える」と「指を差す」で違いはある?

本研究では、手のある位置と同じ位置に視覚刺激がある条件ですから、手をそえる条件です。この手の位置は自己受容感覚によるものですが、自己受容感覚によって指差しで遠くを差している場合、その対象の位置についての情報は得られません。したがって、今回の研究結果は直接指差しに関連づけることはできません。しかし、指差しによっても同様の注意効果が得られる可能性はあると考えています。もちろん、指差しの対象が指で触れている場所であれば、添える場合と同様と考えて良いと考えます。


――左利きより右利きのほうが注意力アップしたことについては?

この点は予想していない結果でした。明らかなことはわかっていませんが、利き手が脳機能には何らかの関連がある可能性はあります。手の周囲の注意効果の利き手による違いも、左利きの原因と脳機能の関連である可能性があります。脳波による注意効果の計測からは、左利き被験者の手の周りの注意効果は、トップダウン注意の影響である可能性を示唆しています。しかし現状では推測以上のことはわからないため、更なる研究が必要です。


――どうして手を添えるだけで注意力が向上する?

手を使って物を操作することが多いことを考えると、手の周囲の視覚対象の処理を促進することは理にかなっています。その機能を実現するためには、手の位置を知って、それに対応する網膜からの信号を強調するなどが必要になります。注意を特定の場所からの信号を強調する機能と捉えると、その位置を決めるために手の位置が利用されると考えれば、手の周りの注意効果を説明することができます。ただし、これも妥当な推測以上ではありません。

AIやロボットの設計にも生かされる

――今後、この研究をどう生かしていく?

現在行っている研究の流れでは、ヒトの注意機構全体を理解することの一部と考えています。注意機能を理解することで、どこに注意を向けているかの計測や推定、次にどこに注意を向けるかの予測システムの構築をすることが目的です。

やや遠い将来の展開については、次のようなことが考えられます。

基礎研究としては、利き手の原因も含めて、体や行動と関連する認知機能に関わる脳機能を理解する一助として、さらに検討を続けることが考えられます。知能にとって体を持ち、行動することがどのような意味があるのかを知ることは、将来のAIやロボットの設計にとっても重要な知見であると考えます。

また情報工学的視点では、適切な情報環境の構築への応用も考えられます。指差しによる注意の誘導は、実際に利用されていることですが、科学的根拠があれば、より適切な方法を設定する検討することもできます。また、手の位置を考慮した情報提示システムができれば、効果的な情報提供もできるかもしれません。


――日常生活ではどのように生かしていくことができる?

指差し確認に科学的根拠があることを知った上で、指差しを利用することは意味があると考えます。指差しによって注意をそこに誘導することだけでなく、別の場所の手の位置に注意が削がれている可能性を理解する点でも意味があると思います。また仮想現実システムなどの利用が一般的になりつつある現在、見えていない自身の手を利用したインターラクションの積極的利用なども考えられます。


手を添えるという注意効果に科学的根拠があった。これを知っておくと、注意が必要な様々な場面で意識的に使うことができ、ミスを減らすことなどに役立ちそうだ。