TED日本語 - ウリ・ハッソン: コミュニケーション中の脳の反応


TED Talks(英語 日本語字幕付き動画)

TED日本語 - ウリ・ハッソン: コミュニケーション中の脳の反応

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This is your brain on communication


Uri Hasson






Imagine that you invented a device that can record my memories, my dreams, my ideas, and transmit them to your brain. That would be a game-changing technology, right? But in fact, we already possess this device, and it's called human communication system and effective storytelling. To understand how this device works, we have to look into our brains. And we have to formulate the question in a slightly different manner.

Now we have to ask how these neuron patterns in my brain that are associated with my memories and ideas are transmitted into your brains. And we think there are two factors that enable us to communicate. First, your brain is now physically coupled to the sound wave that I'm transmitting to your brain. And second, we developed a common neural protocol that enabled us to communicate.

So how do we know that? In my lab in Princeton, we bring people to the fMRI scanner and we scan their brains while they are either telling or listening to real-life stories. And to give you a sense of the stimulus we are using, let me play 20 seconds from a story that we used, told by a very talented storyteller, Jim O'Grady.

(Audio) Jim O'Grady: So I'm banging out my story and I know it's good, and then I start to make it better --


by adding an element of embellishment. Reporters call this "making shit up."


And they recommend against crossing that line. But I had just seen the line crossed between a high-powered dean and assault with a pastry. And I kinda liked it."

Uri Hasson: OK, so now let's look into your brain and see what's happening when you listen to these kinds of stories. And let's start simple -- let's start with one listener and one brain area: the auditory cortex that processes the sounds that come from the ear. And as you can see, in this particular brain area, the responses are going up and down as the story is unfolding. Now we can take these responses and compare them to the responses in other listeners in the same brain area. And we can ask: How similar are the responses across all listeners?

So here you can see five listeners. And we start to scan their brains before the story starts, when they're simply lying in the dark and waiting for the story to begin. As you can see, the brain area is going up and down in each one of them, but the responses are very different, and not in sync. However, immediately as the story is starting, something amazing is happening.

(Audio) JO: So I'm banging out my story and I know it's good, and then I start to make it --

UH: Suddenly, you can see that the responses in all of the subjects lock to the story, and now they are going up and down in a very similar way across all listeners. And in fact, this is exactly what is happening now in your brains when you listen to my sound speaking. We call this effect "neural entrainment." And to explain to you what is neural entrainment, let me first explain what is physical entrainment.

So, we'll look and see five metronomes. Think of these five metronomes as five brains. And similar to the listeners before the story starts, these metronomes are going to click, but they're going to click out of phase.


Now see what will happen when I connect them together by placing them on these two cylinders.


Now these two cylinders start to rotate. This rotation vibration is going through the wood and is going to couple all the metronomes together. And now listen to the click.

(Synchronized clicking)

This is what you call physical entrainment. Now let's go back to the brain and ask: What's driving this neural entrainment? Is it simply the sounds that the speaker is producing? Or maybe it's the words. Or maybe it's the meaning that the speaker is trying to convey.

So to test it, we did the following experiment. First, we took the story and played it backwards. And that preserved many of the original auditory features, but removed the meaning. And it sounds something like that.

(Audio) JO: (Unintelligible)

And we flashed colors in the two brains to indicate brain areas that respond very similarly across people. And as you can see, this incoming sound induced entrainment or alignment in all of the brains in auditory cortices that process the sounds, but it didn't spread deeper into the brain.

Now we can take these sounds and build words out of it. So if we take Jim O'Grady and scramble the words, we'll get a list of words.

(Audio) JO: ... an animal ... assorted facts ... and right on ... pie man ... potentially ... my stories

UH: And you can see that these words start to induce alignment in early language areas, but not more than that. Now we can take the words and start to build sentences out of them.

(Audio) JO: And they recommend against crossing that line. He says: "Dear Jim, Good story. Nice details. Didn't she only know about him through me?"

UH: Now you can see that the responses in all the language areas that process the incoming language become aligned or similar across all listeners. However, only when we use the full, engaging, coherent story do the responses spread deeper into the brain into higher-order areas, which include the frontal cortex and the parietal cortex, and make all of them respond very similarly. And we believe that these responses in higher-order areas are induced or become similar across listeners because of the meaning conveyed by the speaker, and not by words or sound. And if we are right, there's a strong prediction over here if I tell you the exact same ideas using two very different sets of words, your brain responses will still be similar.

And to test it, we did the following experiment in my lab. We took the English story and translated it to Russian. Now you have two different sounds and linguistic systems that convey the exact same meaning. And you play the English story to the English listeners and the Russian story to the Russian listeners, and we can compare their responses across the groups. And when we did that, we didn't see responses that are similar in auditory cortices in language, because the language and sound are very different. However, you can see that the responses in high-order areas were still similar across these two groups. We believe this is because they understood the story in a very similar way, as we confirmed, using a test after the story ended.

And we think that this alignment is necessary for communication. For example, as you can tell, I am not a native English speaker. I grew up with another language, and the same might be for many of you in the audience. And still, we can communicate. How come? We think we can communicate because we have this common code that presents meaning.

So far, I've only talked about what's happening in the listener's brain, in your brain, when you're listening to talks. But what's happening in the speaker's brain, in my brain, when I'm speaking to you? To look in the speaker's brain, we asked the speaker to go into the scanner, we scan his brain and then compare his brain responses to the brain responses of the listeners listening to the story. You have to remember that producing speech and comprehending speech are very different processes. Here we're asking: How similar are they? To our surprise, we saw that all these complex patterns within the listeners actually came from the speaker brain. So production and comprehension rely on very similar processes. And we also found the stronger the similarity between the listener's brain and the speaker's brain, the better the communication. So I know that if you are completely confused now, and I do hope that this is not the case, your brain responses are very different than mine. But I also know that if you really understand me now, then your brain ... and your brain ... and your brain are really similar to mine.

Now, let's take all this information together and ask: How can we use it to transmit a memory that I have from my brain to your brains? So we did the following experiment. We let people watch, for the first time in their life, a TV episode from the BBC series "Sherlock," while we scanned their brains. And then we asked them to go back to the scanner and tell the story to another person that never watched the movie. So let's be specific. Think about this exact scene, when Sherlock is entering the cab in London driven by the murderer he is looking for.

With me, as a viewer, there is a specific brain pattern in my brain when I watch it. Now, the exact same pattern, I can reactivate in my brain again by telling the world: Sherlock, London, murderer. And when I'm transmitting these words to your brains now, you have to reconstruct it in your mind. In fact, we see that pattern emerging now in your brains. And we were really surprised to see that the pattern you have now in your brains when I'm describing to you these scenes would be very similar to the pattern I had when I watched this movie a few months ago in the scanner. This starts to tell you about the mechanism by which we can tell stories and transmit information. Because, for example, now you're listening really hard and trying to understand what I'm saying. And I know that it's not easy. But I hope that at one point in the talk we clicked, and you got me. And I think that in a few hours, a few days, a few months, you're going to meet someone at a party, and you're going to tell him about this lecture, and suddenly it will be as if he is standing now here with us. Now you can see how we can take this mechanism and try to transmit memories and knowledge across people, which is wonderful, right?

But our ability to communicate relies on our ability to have common ground. Because, for example, if I'm going to use the British synonym "hackney carriage" instead of "cab," I know that I'm going to be misaligned with most of you in the audience. This alignment depends not only on our ability to understand the basic concept; it also depends on our ability to develop common ground and understanding and shared belief systems. Because we know that in many cases, people understand the exact same story in very different ways.

So to test it in the lab, we did the following experiment. We took a story by J.D. Salinger, in which a husband lost track of his wife in the middle of a party, and he's calling his best friend, asking, "Did you see my wife?" For half of the subjects, we said that the wife was having an affair with the best friend. For the other half, we said that the wife is loyal and the husband is very jealous. This one sentence before the story started was enough to make the brain responses of all the people that believed the wife was having an affair be very similar in these high-order areas and different than the other group. And if one sentence is enough to make your brain similar to people that think like you and very different than people that think differently than you, think how this effect is going to be amplified in real life, when we are all listening to the exact same news item after being exposed day after day after day to different media channels, like Fox News or The New York Times, that give us very different perspectives on reality.

So let me summarize. If everything worked as planned tonight, I used my ability to vocalize sound to be coupled to your brains. And I used this coupling to transmit my brain patterns associated with my memories and ideas into your brains. In this, I start to reveal the hidden neural mechanism by which we communicate. And we know that in the future it will enable us to improve and facilitate communication. But these studies also reveal that communication relies on a common ground. And we have to be really worried as a society if we lose this common ground and our ability to speak with people that are slightly different than us because we let a few very strong media channels take control of the mic, and manipulate and control the way we all think. And I'm not sure how to fix it because I'm only a scientist. But maybe one way to do it is to go back to the more natural way of communication, which is a dialogue, in which it's not only me speaking to you now, but a more natural way of talking, in which I am speaking and I am listening, and together we are trying to come to a common ground and new ideas. Because after all, the people we are coupled to define who we are. And our desire to be coupled to another brain is something very basic that starts at a very early age.

So let me finish with an example from my own private life that I think is a good example of how coupling to other people is really going to define who we are.

This my son Jonathan at a very early age. See how he developed a vocal game together with my wife, only from the desire and pure joy of being coupled to another human being.

(Both vocalizing)


Now, think how the ability of my son to be coupled to us and other people in his life is going to shape the man he is going to become. And think how you change on a daily basis from the interaction and coupling to other people in your life.

So keep being coupled to other people. Keep spreading your ideas, because the sum of all of us together, coupled, is greater than our parts.

Thank you.


想像してみて下さい 私の記憶 夢、アイデアを記録し それをあなたの脳に ― 伝える装置を発明できたら? この技術が劇的な変革を もたらすかもしれませんね? しかし 実は人間は そんな仕組みを既に持っているのです これを「人間コミュニケーション・システム および効果的会話」といいます この仕組みを理解するため 脳の働きを調べてみましょう まずは この問題を 少し違う方向から 考えてみることにします

そのためには 私の脳の中にある 記憶やアイデアに関連付けられた ニューロンの反応パターンが どのようにして あなたの脳に伝わるのか 理解しなければなりません ある2つの要素が コミュニケーションを 可能にしていると我々は考えています 1つ目に あなたの脳は 今 私があなたの脳に送っている 音波によって物理的に連動しています 2つ目に ヒトは コミュニケーションを可能にする 共通の神経信号パターンを 進化させてきました

なぜ そんなことが分かるかって? プリンストン大の私の研究室では 人々に来ていただいて 実生活で起きたことを 彼らが話をしたり聞いたりしている最中に fMRIで脳をスキャンしました どのような話を使って 脳を刺激したか 知っていただくため その時に使った話を 20秒間だけお聞きください 話をしたのは名語り手である ジム・オグレイディです

(再生音)(ジム)「なので そのスクープの記事を書きました そして 良い話だから もっと良くしてやろうと


話を脚色し始めました 記者だったら こういうことを「ねつ造」と呼び


越えてはいけない一線だと言います でも 別の一線を越えて 権力者の学部長が パイをぶつけられたのを 目撃したんです 好きなタイプの話です」

では このような話を聞いている時に 脳の中では何が起きているのか みてみましょう まずは簡単なところから ― 1人の聞き手の脳の1か所に注目してみましょう 耳から入ってきた音を処理する聴覚野です ご覧のとおり 脳のこの特定の場所では 話の展開につれて 信号が上下に反応しています この反応を 他の聞き手の 脳の同じ場所のものと 比較してみます こんな疑問が出てきます 「全ての聞き手の反応は どの程度 似通っているのだろう?」

5人の聞き手についてご覧ください 話を始める前に 彼らの脳のスキャンを始めました 暗闇に ただ横たわって 話が始まるのを待っています ご覧のとおり 皆の脳のこの部位の信号は 上下していますが 信号は様々で 同調していません しかし 話が始まると 直ちに 面白いことが起こり始めます

(再生音)「なので そのスクープの記事を書きました ― そして ―」

ご覧のとおり 全ての被験者たちは 話に集中し 全ての聞き手の反応は とても似通った 上下する信号となって 現れました 全く同じようなことが 私の話を聞いて 皆さんの頭の中で起きています この現象を「脳波同調」といいます 脳波同調を説明するにあたって まずは 振子の同期現象について 説明します

5つのメトロノームがあります これを5つの脳だと考えて下さい 話を始める前の聞き手と同様で メトロノームは カチカチと振れていますが タイミングが合っていません


次に2つの車輪を下において 連動させてみます


2つの車輪は揺れ始めます この揺れによる振動が 板全体に伝わり 全てのメトロノームは 同期し始めます カチカチ音を聞いてみてください


これが振子の同期現象と 呼ばれるものです では 脳の話に戻ります 何が脳波同調を起こしているのでしょう? 単に話し手が発する音波でしょうか? それとも言葉かもしれません 話し手が伝えようとする 意味ということもあり得ます

このことを調べるために 次のような実験を行いました まずは その話を 逆向きに再生してみます 元々あった音響的な特徴は 保持されていますが 意味を失います このように聞こえます


さて 2人の脳において とても似た反応を示す場所を 色で示してみました ご覧のとおり 音が入ってきたことで 全ての脳において 音を処理する聴覚野は 同調 もしくは 同期しました しかし それは脳の深部には 広がっていません

今度は この音を使って 言葉が分かるようにしてみましょう ジムが話した言葉の順序を でたらめに入れ替えると 単語の羅列になります

(再生音)「― 動物 ― 分類された事実 ― その通り ― パイ男 ― 可能性 ― 私の話」

これらの言葉によって 感覚性言語野も同期し始めますが それ以上には広がっていきません 次に 言葉から 文を構築してみましょう

(再生音)「そして その線を越えるべきではないと勧めるでしょう 彼は『ジムさん いい話でしたね 詳しく書いてある 彼女は彼のことを 私の話を通して知っているだけだね?』」

今度は入ってくる言語を処理する 全ての言語野が 全ての聞き手の間で 同期するか 似たような反応を 示しています しかし 人を引き付け 首尾一貫した話の全体を聞いた時に限り 脳の深部へと同期は 広がっていきます そこは 高次の領野で 前頭葉と頭頂葉を含み これらの全て場所が とても似た反応を示します 高次の領野で このような反応が誘発されたり 聞き手の反応が似通ったりするのは 話し手が発する言葉や音ではなく 伝える意味に起因するのだと 我々は信じています この考えが正しければ その先に 確たる予見ができます もし 私が2つの異なる言語を使って 全く同じアイデアを話したとすると 皆さんの脳の反応は なおも似たようなものになるでしょう

これをテストするために 研究室で次のような実験を行いました 英語で書かれた話を取り上げ これをロシア語に訳しました 発音も 体系も異なる2つの言語ですが 伝える内容は全く同じです 英語で書かれた話を 英語を母国語とする聞き手に話し ロシア語の話を ロシア語の聞き手に話しをすると これらの集団間の 反応を比較することができます 試してみると 言語に関わる聴覚野では 反応に類似性は見られませんでした 言語も音も全く異なるからです しかし 高次の領野での反応には 集団を越えて類似性が見られました 話が全く同様に 理解されたからだと我々は信じています このことは 話が終わった後のテストで 確認しました

このような同期が コミュニケーションに必要なのだと思います 例えば お分かりのとおり 私は 英語のネイティブではありません 別の言葉で育ちましたが 皆さんの中にも そういう方が 多くいらっしゃるでしょう それでも 我々は コミュニケーションできます どうやって? コミュニケーションできるのは 意味を表すこのような 共通のコードが あるからだと思います

ここまでは 話を聞いているときに 聞き手の脳の中で ― 起きていることだけを お話ししましたが その時 話し手である私の脳では 何が起きているのでしょう? 話し手の脳の中を調べるために 話し手にスキャナーの中に 入ってもらいました 彼の脳をスキャンし 彼の脳の反応と 話を聞いているときの 聞き手の脳の反応を比べました 話をすることと 話を理解することは とても異なったプロセスであることに 気を付けてください では質問です どの位 似ていると思いますか? 驚いたことに 聞き手のこの複雑なパターンが 話し手の脳にも見出されたのです 話すことと 理解することが とても類似したプロセスに依存しているのです さらに判明したことは 聞き手の脳の反応と 話し手の脳の反応が 似ているほど コミュニケーションが上手くできていました もし 私の言うことが 全く理解されていないと ― 皆さんはそうでないと願いますが ― 皆さんの脳の反応は 私のものとは全く異なります しかし 私の言うことを理解されていれば あなた方の脳の反応は 私のものととても似ています

これらの知見を得たところで 質問です 私が持っているある記憶を 私から皆さんに伝達する方法は? そこで 次のような実験を行いました 被験者に BBCのシリーズ 『シャーロック』の中の まだ見たことのない1話を見てもらい その間に脳をスキャンしました もう1度スキャナーに入ってもらい その話を見たことがない別の人に 話を伝えてもらいました 具体的に言います こういう場面でした シャーロックは 彼が探し求める殺人犯が操る ロンドンの馬車に乗り込みました

この場面を見ていた私は 脳がある特定のパターンで反応します そして今 全く同じパターンが 私の頭の中で シャーロック、ロンドン、殺人犯という場面を語ることで 再現されるのです 私が今 これらの言葉を皆さんに伝えると 皆さんは心の中で 場面を再構築することになりますが きっと皆さんの脳の中で あのパターンが出現していることでしょう 我々はとても驚きました 私がこの場面について語っているときの 聞き手の皆さんの脳の反応パターンが 数か月前 スキャナーに入って この番組を見ていたときの私の反応パターンと とても似たものだろうというのですから このことから 話を語り 情報を伝えるメカニズムが 理解され始めます なぜかというと 例えば ― 今 皆さんは耳を傾けて 私が言うことを理解しようとしています それは 簡単なことではありません しかし 話のある時点で ピンときて 皆さんが理解できたと期待しています 数時間、数日、数か月たって 皆さんがパーティで誰かに会い この講義のことを話したとします すると 突然 その人は まるで この場に居るかのような感覚になるでしょう このメカニズムによって記憶や知識を 他人に伝える方法が 見えてくることでしょう 素晴らしいことでは ありませんか?

しかし 我々のコミュニケーション能力は いかに共通の背景を 有するかに依存します というのも 例えば「cab」(馬車)の代わりに イギリス表現の 「hackney carriage」を使うと ここにいる多くの聴衆の皆さんは 理解されないことでしょう すなわち 脳波が同期することは 基本的な概念を理解する能力だけでなく 共通の背景を増やす能力や 理解力 そして 共通信念にも依存するのです 多くの場面において 人々が全く同じ話に対し 全く別の理解を示すことがあるからです

研究室でテストするため 次のような実験を行いました J.D.サリンジャーの小説で ある夫はパーティで妻を見失います 親友に電話して 「妻を見かけなかったか?」と尋ねます 半数の被験者には 妻は親友と情事をもっていたと話しました 残りの半数には 妻には貞節があり 夫はとても嫉妬深い人だと伝えました 話を始める前の たったこの一言が 脳の反応を大きく変え 妻が情事を持っているのだと 思い込んだ人たちは皆 脳の高次野の反応は 似たものになる一方 他方のグループとは 異なったものになるのです そのように もし たった一言で あなたの脳の反応が あるグループと似たものになり その一方で 別のグループと 全く異なるものとなるのであれば 現実の世界では このような影響が いかに大きくなるか想像してみて下さい 我々が全く同じニュースを 来る日も 来る日も フォックスやニューヨークタイムズのような 異なるメディアから 1つの事実を全く異なる観点から 聞かされているからです

話をまとめると 今晩 全てが思い通りに行ったのならば 私は皆さんの脳が連動するような 音声を出せたことになります この連動により 私の記憶やアイデアに関連付けられた 脳の反応パターンが 皆さんの脳に伝わったのです この過程で コミュニケーションの背後にある 脳神経のメカニズムが 明らかにされ始めています 将来には このメカニズムにより 我々のコミュニケーションが 改善し 促進されることと思います この研究では コミュニケーションは 共通の背景に 依存することも明らかにしました 社会として 留意すべきこともあるでしょう それは共通の背景を失うと 考えが少し異なる人たちと 会話する能力を失う場合です なぜなら 我々が僅かな数のメディアに マイクを自由に使わせ 我々の考え方を 操作しコントロールさせているからです 私はただの科学者ですので これを正す確たる方法を知り得ません しかし おそらく1つの方法は より自然なコミュニケーションの仕方 ― 対話というものに戻り 私が皆さんに一方的に話すのではなく もっと自然な会話 ― 私が話し手であると同時に 聞き手にもなり 一緒になって 認識と新しいアイデアを 共有しようと努めることです 結局 連動しようとする人々同士が 自らを形成していくからです 他の人の脳と連動したいという 我々の願いは 初期の人類すら持ち合わせていた とても基本的なことです

最後に私個人の私的な例を取り上げて 終わりとしたいと思います これは他人との連動が いかに我々を形成しているかと言う 良い例だと思います

これは幼いころの私の息子ジョナサンです どのようにして母親との言葉の遊びを 展開していったか ご覧ください そこには 他の人と 呼応するという 願望と単純な喜びがあるだけです



息子の能力 ― 我々や 人生で出会う他の人々と 連動できることが 彼の将来の人格を形成していくのでしょう そして 皆さんも日常的に 人生において出会う他人との 交流や連動によって変化していくのでしょう

他人との連動を保ち アイデアを広め続けて下さい 皆が連動することは 皆がバラバラでいることよりも 良い事であるからです



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