The post-hoc montage of perception: deep layers of primary visual cortex encode postdictive percepts
7T層特異的fMRIを用いた本研究は、事後予測的な錯覚が上側頭皮質からのフィードバックを介して一次視覚野（V1）の深層における神経表現を変化させることを示しており、知覚とは単純な感覚入力のライブストリームではなく、事後的な再構成であることを明らかにしている。
原論文は CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) でライセンスされています。 これは査読を受けていないプレプリントのAI生成解説です。医学的助言ではありません。この内容に基づいて健康上の判断をしないでください。 免責事項の全文を読む
私たちの目は絶えず光にさらされており、私たちが目にしているものは、今まさに起きている世界のライブ放送であると考えるのが自然に思えます。私たちはある場面を見つめ、脳は網膜に届く光を即座に明確な現実の画像へと翻訳します。しかし、このシステムには「ポストディクション（事後予測による知覚修正）」と呼ばれる奇妙なグリッチ（不具合）が存在します。これは、視覚的な出来事の後に届いた情報が、その出来事の記憶や知覚を実際に変えてしまうという現象です。それはまるで、脳が数分の一秒間待ち、未来からの手がかりをより多く集め、全体の物語を成立させるために過去を編集しているかのようです。何十年もの間、科学者たちは脳がどのようにこの編集を行っているのかについて議論してきました。一つの説は、脳はより高度で複雑な領域で初期の信号を保持し、後の情報が追いつくまで待機するというものです。もう一つの説は、脳が視覚処理の最初の停留所へとメッセージを送り、最初の記録を書き換えるというものです。
ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンとマーストリヒト大学の研究チームは、どちらの考えが正しいのかを確認するために、人間の脳の内部を調査しました。彼らは、視覚情報の最初のゲートウェイとして機能する、脳の後部にある薄い組織である一次視覚野に焦点を当てました。具体的には、かつては受動的なカメラと考えられていたこの領域が、実際に事後的に知覚を書き換えるプロセスに関与しているのかを知りたいと考えました。これを知るために、彼らは強力な磁気スキャナーを使用し、23人のボランティアが体験する2つの特定の視覚トリックを観察しました。これらのトリックでは、音の有無によって、脳がそこに存在しない光のフラッシュを捏造したり、あるいは実際にあった光のフラッシュを消去したりします。これらの瞬間における脳の動きを観察することで、研究者たちは、一次視覚野が単に目に届いた光を記録しているだけなのか、それとも人が心の中で実際に見たものを反映しているのかを見極めることができました。
実験は、光のフラッシュとビープ音を用いた巧妙なセットアップに基づいています。テストの一つのバージョンでは、参加者は2つの光のフラッシュと、その間に挟まれた音を見ます。真ん中に光は存在しないにもかかわらず、音が脳を欺き、音が鳴った場所に3つ目のフラッシュを見たように錯覚させます。もう一方のバージョンでは、3つの光のフラッシュが見えますが、もし真ん中の音が欠けていると、脳はその真ん中のフラッシュを抑制し、知覚から消し去ってしまいます。研究者たちは、極めて高い感度を持つ7テスラMRIスキャナーを使用し、68ミリ秒ごとに脳の画像を撮影しました。彼らは脳全体を見るだけでなく、一次視覚野の異なる層を観察しました。これらの層を建物のフロアのように考えてみてください。下のフロアは目からの信号を直接受け取り、上のフロアは脳の他の部分から戻ってくる信号を受け取ります。
研究者がデータを分析したところ、目が見ているものと脳が知覚しているものの間に明確な違いがあることが分かりました。目からの直接的な入力を受け取る視覚野の層では、脳の活動は網膜に当たった実際の光と一致していました。もしフラッシュが物理的に存在していれば信号はあり、もし欠けていれば信号もありませんでした。しかし、同じ領域の深い層では、物語は異なっていました。参加者が決して物理的には存在しないはずの錯覚によるフラッシュを見たとき、視覚野の深い層は、あたかも実在するフラッシュを見ているかのようなパターンで光りました。逆に、物理的には真のフラッシュが存在しているものの、音が欠けているために脳がそのフラッシュを無視すると決定した場合、深い層はフラッシュが消えたかのようなパターンを示しました。これは、視覚野の深い層が単に目からの生のデータを記録しているのではなく、その人が経験した、編集された後の現実のバージョンを記録していることを意味しています。
この編集メッセージがどこから来ているのかを理解するために、研究者たちは視覚野と、音と視覚を統合することで知られる脳の上部にある領域である上側頭回との間の接続を調べました。彼らは、この高次領域の活動パターンが、視覚野の中間層ではなく、深い層の活動と密接に関連していることを見出しました。これは、高次領域がメッセージを下方へと送り、新しい情報に基づいて画像を更新するように指示していることを示唆しています。研究では、中間層についてはこの同様の接続は見られませんでした。これは、中間層が主に新しい入力を受け取るためのものである一方で、深い層はアップデートを受け取るためのものであるという考えを支持しています。
この結果は、一次視覚野は単なる情報の受動的な受信機であるという古い見解に異を唱えるものです。むしろ、一次視覚野は、出来事が過ぎ去った後であっても、私たちの経験を構築する能動的な参加者であるように見えます。脳は単に現在をストリーミングしているのではなく、一貫した物語を作るために絶えず過去を修正しています。この実験において、修正プロセスは、音と視覚を統合した高次の脳領域からのフィードバックによって、視覚野の深い層で行われていました。研究者たちは、脳が過去を編集しているのか、あるいは未来を予測しているのかを判断できるほど精密にこれらのイベントの正確なタイミングを捉えることはできませんでしたが、証拠は、一次視覚野がこの事後的な再構成に関与していることを明確に示しています。この研究は、私たちの知覚とはモンタージュ、つまり脳によって繋ぎ合わされた瞬間のコレクションであり、視覚のハイウェイにおける最初の停留所こそが、最終的なカットが行われる場所であることを示唆しています。
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