2025年8月15日
概要
新たな研究により、脳が視覚情報と聴覚情報を統合し、より迅速かつ正確な意思決定を行う仕組みが明らかになりました。脳波を用いた研究で、科学者たちは、聴覚と視覚の意思決定プロセスはそれぞれ独立して始まりますが、最終的には運動系で統合され、より速い反応時間を可能にすることを発見しました。
計算モデルは、感覚間の単純な競争ではなく、この統合が行動を最もよく説明することを示しました。特に、ある信号がわずかに遅れている場合に顕著です。この発見は、多感覚的意思決定の具体的なモデルを提示し、感覚障害や認知障害に対する将来の臨床アプローチに影響を与える可能性があります。
重要な事実
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並列してから統合:聴覚と視覚の意思決定プロセスは、運動システムで統合される前に別々に実行されます。
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統合の利点:統合モデルは、特に感覚の遅延に関して、「競争」モデルよりも結果をより適切に説明しました。
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臨床的意義:多感覚決定経路を理解することは、感覚処理障害の治療法の設計に役立ちます。
出典：ロチェスター大学
視覚と聴覚のように 2 つの感覚を同時に経験すると、1 つの感覚入力のみを単独で経験した場合に比べて反応が改善されるということは、長い間理解されてきました。
たとえば、草むらでヘビに襲われそうになっているという視覚的および聴覚的な手がかりを得た潜在的な獲物は、生き残る可能性が高くなります。
複数の感覚が脳内でどのように統合され、連携して機能するかは、何十年にもわたって神経科学者の興味の対象となってきました。
ロチェスター大学の科学者とアイルランドのダブリンの研究チームによる国際協力による新たな研究により、いくつかの新たな重要な知見が明らかになった。
「感覚統合と同じように、時には人間統合が必要になる」と、ロチェスター大学デルモンテ神経科学研究所所長で、脳内で多感覚統合が起こる仕組みを明らかにした研究の共著者であるジョン・フォックス博士は語った。
これらの研究結果は本日、 Nature Human Behaviour誌 に掲載されました 。「この研究は数十年にわたる研究と友情の上に築かれました。アイデアが具体化するには時間がかかることもあります。科学にはスピードがあり、この研究はその完璧な例です。」
この研究を率いたのは、ダブリン大学ユニバーシティ・カレッジのサイモン・ケリー博士教授です。2012年、ケリー博士の研究室は、脳波（EEG）信号を用いて、脳内で時間の経過とともに蓄積される意思決定に関する情報を測定する方法を発見しました。この発見は、本研究の基盤となる長年の研究の成果です。
「我々はこの問題に取り組む上で独自の立場にあった」とケリー氏は語った。
「このような基本的な行動の根底にある脳の構造についてより深く知れば知るほど、臨床集団におけるそのような課題に関連する行動や信号の違いをより適切に解釈し、メカニズムに基づいた診断や治療法を設計できるようになります。」
研究参加者は、一連の音を聞きながら単純な点のアニメーションを見て、点、音、またはその両方の変化に気づいたときにボタンを押すように求められました。
科学者たちは脳波を用いて、点と音の両方に変化が起こった際に、聴覚と視覚による意思決定プロセスが並行して進行し、運動系において統合されていることを推測することができました。これにより、被験者の反応時間が短縮されました。
「聴覚ターゲットと視覚ターゲットが検出されたとき、EEG蓄積信号が非常に異なる振幅に達することが分かりました。これは、聴覚と視覚の蓄積器が異なることを示している」とケリー氏は述べた。
研究者たちは計算モデルを用いて、意思決定信号のパターンと反応時間の説明を試みた。あるモデルでは、聴覚と視覚の蓄積器が互いに競合して運動反応を引き起こす一方、別のモデルでは聴覚と視覚の蓄積器を統合し、その情報を運動系に送る。
研究者が音声信号または視覚信号のいずれかにわずかな遅延を加えるまでは、どちらのモデルもうまく機能していました。その後、統合モデルがすべてのデータをより適切に説明できるようになり、多感覚（視聴覚）体験においては、判断信号はそれぞれの感覚に特有の経路から始まり、その後、運動を生成する脳領域に情報を送る際に統合される可能性があることが示唆されました。
「この研究は、多感覚に基づく意思決定を行う神経構造の具体的なモデルを提供するものです」とケリー氏は述べた。「異なる意思決定プロセスが様々な感覚様式から情報を収集する一方で、その出力は単一の運動プロセスへと収束し、そこで統合されて単一の行動基準を満たすということが明らかになりました。」
チームサイエンスは村全体を必要とします
2000年代、当時ニューヨーク市立大学にあったフォックスの認知神経生理学研究所には、ケリー氏や、ロチェスター大学の脳認知科学助教授で、本日発表された研究の共著者でもあるマヌエル・ゴメス・ラミレス博士など、多くの若い研究者が集まっていた。
ケリーはここでポスドク研究員として研究し、多感覚統合と、視聴覚検知を評価するためのツールや指標について初めて学びました。当時、この研究室の博士課程の学生だったゴメス＝ラミレスは、聴覚、視覚、触覚の入力の統合を理解するための実験を設計しました。
「私たち3人は長年にわたり、それぞれ全く異なる背景を持つ友人でした」とフォックス氏は語った。
「しかし、私たちは脳に関する根本的な疑問に答えたいという共通の関心によって結ばれています。集まってこうしたことについて話し合い、互いにアイデアを出し合います。そして6ヶ月後には、何かがひらめくのです。これは、科学が時としてより長い時間軸で展開されることを示す、実に良い例です。」
他の著者には、第一著者であるダブリン大学カレッジのジョン・イーガン氏と、ダブリン大学トリニティ・カレッジのレドモンド・オコネル博士が含まれます。
資金提供：この研究は、アイルランド科学財団、ウェルカム・トラスト、欧州研究会議コンソリデーター、ユーニス・ケネディ・シュライバー国立小児保健・人間発達研究所（UR-IDDRC）、および国立精神衛生研究所によって支援されました。
この視覚・聴覚神経科学研究ニュースについて
著者:ケルシー・スミス・ヘイダック
出典:ロチェスター大学
連絡先:ケルシー・スミス・ヘイダック – ロチェスター大学
画像:この画像はNeuroscience Newsより引用
原著研究：非公開。
「異なる聴覚と視覚の蓄積が、多感覚感知のための運動準備を共活性化する」サイモン・ケリー他、Nature Human Behavior誌
リンク先はNeurosocienceというサイトの記事になります。（原文：英語）