新しい研究により、目の見えない人は、目の見える人の顔処理に重要な脳領域である楔状顔面野で処理される聴覚パターンを使って顔を認識できることが明らかになった。
この研究では、感覚代替装置を用いて画像を音に変換し、脳における顔の認識が視覚的経験のみに依存していないことを実証した。
視覚障害者と健常者が機能的MRIスキャンを受けた結果、感覚入力に関係なく、楔状顔領域が顔の概念を符号化していることが示された。
この発見は、顔認識が脳内でどのように発達し機能するかについての理解を覆すものである。
主な事実
- この研究により、脳の楔状顔面野は、視覚だけでなく聴覚的パターンによっても顔の概念を処理できることが示された。
- 機能的MRIスキャンにより、この領域は視覚障害者と健常者の双方において、顔認識作業中に活性化することが明らかになった。
- この研究では、視覚情報を音に変換する特殊な装置を利用することで、目の見えない参加者が基本的な顔の構成を認識できるようにした。
出典 ジョージタウン大学医療センター
ジョージタウン大学メディカルセンターの神経科学者らは、画像を音に変換する特殊な装置を用いて、目の見えない人が、脳の楔状顔面野と呼ばれる部分を使って基本的な顔を認識することを示した。
この研究結果は、2023年11月22日にPLOS ONEに掲載された。
「視覚障害者が他の感覚を使用することで、ある程度まで視力の低下を補うことができることは以前から知られていました。」と、同学科の教授、Josef Rauschecker博士は言う。
ジョージタウン大学で神経科学の博士号を取得しており、この研究の主任著者でもある。
「私たちの研究では、感覚代替装置と呼ばれる技術装置を利用して、基本的な視覚パターンを聴覚パターンにエンコードすることによって、見ることと聞くことの間の可塑性、つまり補償がどの程度存在するかをテストしました。機能的磁気共鳴画像法 (fMRI) を使用すると、この代償性可塑性が脳のどこで起こっているかを特定できます。」
人間および人間以外の霊長類の顔認識は、特殊な皮質領域のパッチワークによって実現される。
これらの地域がどのように発展するかについては、依然として議論の余地がある。
社会的行動にとって重要であるため、多くの研究者は、顔認識の神経機構は霊長類に生得的なものであるか、あるいは顔に関する初期の視覚経験に依存していると考えている。
「盲目の人々から得た我々の結果は、紡錘状の顔領域の発達は実際の視覚的な顔の経験に依存するのではなく、他の感覚様式によって伝えられる顔の形状の幾何学的形状への曝露に依存することを示唆しています。」とRauschecker博士は付け加えた。
この研究の筆頭著者の一人で、現在チリのアンドレス・ベロ大学に在籍しているPaula Plaza博士は次のように述べています。
「私たちの研究は、紡錘状の顔の領域が、入力チャネルや視覚体験に関係なく、顔の『概念』をエンコードしていることを示しています。これは重要な発見です。」
視覚障害者6名と晴眼者10名を対照被験者とし、3回の機能MRIスキャンを受けて、画像から音声への変換中に脳のどの部分が活性化しているかを観察した。
研究者らは、視覚障害者の音による脳の活性化は主に左側の紡錘状の顔の領域で見られ、晴眼者の顔の処理は主に右側の紡錘状の顔の領域で発生していることを発見した。
「私たちは、盲目の人とそうでない人の左右の違いは、紡錘状領域の左側と右側が顔をどのように処理するか、つまり接続されたパターンとして、または別々の部分として処理することに関係している可能性があり、これが重要な手がかりになる可能性があると考えています。感覚代替装置の改良に貢献してくれました。」と、ジョージタウン大学神経工学センターの共同所長でもあるRauschecker博士は言う。
現在、彼らのデバイスを使用すると、視覚障害者は、音声パターンに転写された基本的な「漫画」の顔 (絵文字の幸せな顔など) を認識できる。
音による顔を認識するのは、多くの練習セッションを必要とする時間のかかるプロセスだった。
各セッションは、水平線や垂直線などの単純な幾何学的形状を人々に認識させることから始まった。
その後、刺激の複雑さが徐々に増加し、線が家や顔などの形を形成し、さらに複雑になった (高い家と広い家、幸せな顔と悲しい顔)。
最終的には、科学者らは実際の顔や家の写真をデバイスと組み合わせて使用したいと考えているが、まずデバイスの解像度を大幅に高める必要があると研究者らは指摘している。
「目の見えない人が写真から個人を認識できるようになることが可能かどうかを知りたいと思っています。これには、私たちのデバイスを使ってさらに多くの練習が必要になるかもしれませんが、翻訳が行われている脳の領域を正確に特定できたので、プロセスを微調整する方法をより適切に扱えるようになるかもしれません。」とRauschecker博士は結論づけている。
Rauschecker博士に加えて、ジョージタウン大学の他の著者はLaurent RenierとStephanie Rosemannだ。
この原稿の準備中に亡くなったAnne G. De Volderは、ベルギーのブリュッセルにあるルーヴァン・カトリック大学神経科学研究所の神経リハビリテーション研究所にいた。
資金提供
この研究は、国立眼科研究所 (#R01 EY018923) からの助成金によって支援された。
著者は、この研究に関連する個人的な経済的利益は一切ないと宣言する。
リンク先はアメリカのNeuroscience Newsというサイトの記事になります。（原文：英語）https://neurosciencenews.com/sound-blindness-facial-recognition-25242/