TED日本語 - メディ・オディカニ=セイドラー: 注意を向けた時、脳では何が起きているのか

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TED日本語 - メディ・オディカニ=セイドラー: 注意を向けた時、脳では何が起きているのか

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注意を向けた時、脳では何が起きているのか
What happens in your brain when you pay attention?
メディ・オディカニ=セイドラー
Mehdi Ordikhani-Seyedlar

内容

注意とは、何に焦点を当てるかではなく、どの情報を遮断するかということでもあります。計算神経科学者のメディ・オディカニ=セイドラーは、集中しようとする時の脳の状態を調べることで、脳とコンピューターをより密接に結びつけて、ADHD(注意欠如・多動性障害)の治療や、コミュニケーションをとることができなくなった人を手助けするモデルを構築したいと願っています。簡潔で魅力的なこのトークで、エキサイティングな科学にもっと触れてください。

Script

Paying close attention to something: Not that easy, is it? It's because our attention is pulled in so many different directions at a time, and it's in fact pretty impressive if you can stay focused.

Many people think that attention is all about what we are focusing on, but it's also about what information our brain is trying to filter out.

There are two ways you direct your attention. First, there's overt attention. In overt attention, you move your eyes towards something in order to pay attention to it. Then there's covert attention. In covert attention, you pay attention to something, but without moving your eyes. Think of driving for a second. Your overt attention, your direction of the eyes, are in front, but that's your covert attention which is constantly scanning the surrounding area, where you don't actually look at them.

I'm a computational neuroscientist, and I work on cognitive brain-machine interfaces, or bringing together the brain and the computer. I love brain patterns. Brain patterns are important for us because based on them we can build models for the computers, and based on these models computers can recognize how well our brain functions. And if it doesn't function well, then these computers themselves can be used as assistive devices for therapies. But that also means something, because choosing the wrong patterns will give us the wrong models and therefore the wrong therapies. Right? In case of attention, the fact that we can shift our attention not only by our eyes but also by thinking -- that makes covert attention an interesting model for computers.

So I wanted to know what are the brainwave patterns when you look overtly or when you look covertly. I set up an experiment for that. In this experiment there are two flickering squares,one of them flickering at a slower rate than the other one. Depending on which of these flickers you are paying attention to, certain parts of your brain will start resonating in the same rate as that flickering rate. So by analyzing your brain signals, we can track where exactly you are watching or you are paying attention to.

So to see what happens in your brain when you pay overt attention, I asked people to look directly in one of the squares and pay attention to it. In this case, not surprisingly, we saw that these flickering squares appeared in their brain signals which was coming from the back of their head, which is responsible for the processing of your visual information. But I was really interested to see what happens in your brain when you pay covert attention. So this time I asked people to look in the middle of the screen and without moving their eyes, to pay attention to either of these squares. When we did that, we saw that both of these flickering rates appeared in their brain signals, but interestingly, only one of them, which was paid attention to, had stronger signals, so there was something in the brain which was handling this information so that thing in the brain was basically the activation of the frontal area. The front part of your brain is responsible for higher cognitive functions as a human. The frontal part, it seems that it works as a filter trying to let information come in only from the right flicker that you are paying attention to and trying to inhibit the information coming from the ignored one.

The filtering ability of the brain is indeed a key for attention, which is missing in some people, for example in people with ADHD. So a person with ADHD can not inhibit these distractors, and that's why they can't focus for a long time on a single task. But what if this person could play a specific computer game with his brain connected to the computer, and then train his own brain to inhibit these distractors?

Well, ADHD is just one example. We can use these cognitive brain-machine interfaces for many other cognitive fields. It was just a few years ago that my grandfather had a stroke, and he lost complete ability to speak. He could understand everybody, but there was no way to respond, even not writing because he was illiterate. So he passed away in silence. I remember thinking at that time: What if we could have a computer which could speak for him? Now, after years that I am in this field, I can see that this might be possible. Imagine if we can find brainwave patterns when people think about images or even letters, like the letter A generates a different brainwave pattern than the letter B, and so on. Could a computer one day communicate for people who can't speak? What if a computer can help us understand the thoughts of a person in a coma? We are not there yet, but pay close attention. We will be there soon.

Thank you.

(Applause)

何かに細心の注意を払う そう簡単ではないですよね 私たちの注意というのは 同時に様々な方向に引き付けられているからです むしろ ずっと集中していられる方が よほど すごいことなのです

多くの人は 注意を向けることは 何かに焦点を当てることだと思っていますが 脳が どの情報を遮断するか ということでもあります

注意には2つの種類があります 一つは 顕在的注意 顕在的注意では 何かに注意を払う時に 視線もその対象に向けます そして もう一つが潜在的注意 潜在的注意では 何かに注意を向けるのに 視線は動かしません 例えば車の運転を考えてみましょう あなたの顕在的注意 つまり あなたの目は 前を向いています しかし 潜在的注意でもって 周りの空間を常にチェックしていますよね 実際には目を向けていないのにです

私は計算神経科学者として 認知分野における ブレイン・マシン・インターフェース つまり 脳とコンピューターを 結びつけることに取り組んでいます 私は脳のパターンが大好きです それは私たちにとって重要なものです なぜなら その脳のパターンを元に コンピューター用のモデルを構築し そのモデルを使って どのように脳が機能しているか コンピューターで把握できるからです もし脳が充分に機能していなければ そのコンピューターは 治療のための補助的な機器として 活用できます ただ それには別の側面もあります 間違ったパターンを選ぶと 間違ったモデルができてしまい 間違った治療をしかねません ですよね? 注意の場合 視線の動きだけではなく 思考によっても 注意の対象を変えることができます そうした事実があるから 潜在的注意は コンピューターの モデルとするのに興味深い題材なのです

ですので 私は 人が潜在的に また顕在的に注意を向けた時 脳波のパターンがどうなっているか 知りたいと思いました そこで こんな実験を用意しました 実験では 2つの点滅する四角を用います 一方は もう一方よりも 点滅の速度が遅くなっています どちらの四角に 注意を向けているかによって 脳の 決まった部分が その点滅の速度に同調して 反応し始めます ですので脳が出す信号を解析すれば 実際にどこを見ているのか どこに注意を向けているか 突き止めることができるのです

顕在的注意を向けている時の 脳の状態を見るために 被験者に一方の四角をしっかり見つめ 注意を向けるよう お願いしました このケースでは 当然ですが 脳の後部から発される信号に 四角形の点滅が 現れているのを確認できました 脳の後部は 視覚情報の処理を司る部分です 一方でとても興味深いのが 潜在的注意を向けた場合です 今度は被験者に スクリーンの中央を凝視し 視線を動かさずにどちらかの四角形に 注意を向けてもらうようにお願いしました このとき 脳の信号には どちらの点滅速度も 確認できましたが 興味深いことに そのうち注意を向けた方がより強い信号を 発しているのです つまり 脳のどこかが この情報を処理したわけですが それが前頭野の活性化につながったのです 脳の前頭部分は 人間の高次の認識機能を司っています 前頭野は フィルターのように働いていて 注意を向けた方の点滅からは 情報を取り入れて 無視した方からは 情報を入れないようにしています

この脳のフィルタリングの機能は 注意の鍵となるものですが この機能が欠けている人もいます ADHD(注意欠如・多動性障害)の場合などです ADHDの人は 注意をそらすものの情報を遮断できず 1つの作業に長時間 集中することができません しかし もしそうであっても 脳をコンピューターと繋げて 専用のコンピューターゲームをして 気をそらすものの情報を入れないよう 脳を訓練することができるとしたら?

ADHDは一例に過ぎません このような認知における ブレイン・マシン・インターフェースは 他の認知分野でも使えます 数年ほど前 私の祖父が脳卒中で倒れ 全く話すことができなくなりました 人の話は全て理解できましたが それに反応する術がありませんでした 書くこともです 元々 読み書きができませんでしたから 祖父は沈黙のうちに亡くなりました 当時 こう思っていたのを覚えています もし祖父の代わりに話してくれる コンピューターが あったら良いのに 数年後 私はこの分野に携わり それが可能ではないかと思ってきました 想像してください イメージや文字を人が思い浮かべたとき その脳波がどうなるか 特定できたとしたら 例えば Aという文字を考えたときは Bという文字とは 違う脳波のパターンを描くなどです いつか コンピューターが話せない人の思いを 伝えられるようになるのでは? もしコンピューターで 昏睡状態の人の思いが 分かるようになったら? まだ それは先の話ですが 注意して見ていてください すぐに そこに辿り着きますから

ありがとうございました

(拍手)

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品詞分類

  • 主語
  • 動詞
  • 助動詞
  • 準動詞
  • 関係詞等

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