【人間心理学科】卒業生の論文「マウスはゲシュタルトを知覚しない」が『実験心理学雑誌：動物学習認知領域』に掲載されました
2021年10月19日
人間心理学科卒業生の渡邉光里さん（2020年度卒業）の卒業研究をもとにした論文「マウスはゲシュタルトを知覚しない」が、実験心理学分野で最も権威ある学術誌の1つである『実験心理学雑誌：動物学習認知領域 （Journal of Experimental Psychology: Animal Learning and Cognition）』の比較認知特集号に掲載されました。
論文概要
マウスのかたちの認識はヒトとは異なる - 補助線による図形の認識のしやすさの比較 –
渡邉さんは、人間心理学科の後藤和宏准教授とともに、マウスのかたちの認識に関する研究に取り組み、マウスとヒトではかたちの認識が異なることを発見しました。私たちヒトは、図形を認識するときに、線や点をひとつひとつ認識するのではなく、それらを一つの「まとまり」として認識します。このまとまりのことをゲシュタルトといいます。ヒトに近縁なチンパンジーはヒトと同じゲシュタルトを認識することが明らかになっています。一方、ハトやカラスなどの鳥類はヒトのように複数のものをまとまりとしては認識せず、ひとつひとつ認識することに優れていると考えられています。ゲシュタルトの認識が進化的にどのように獲得されたかについては、今もなお議論が続けられています。今回、ヒトやチンパンジーと同じ哺乳類のマウスを対象にゲシュタルトの認識について調べました。実験では、コンピュータ画面上に提示した複数の図形を区別する訓練をしました。用いた図形は、傾きの異なる斜線のみを区別する条件（補助線なし）と、補助線を加えることで、ヒトがより簡単に区別できる条件（よい補助線）、補助線の加え方がよくなくて区別するのが難しくなる条件（よくない補助線）の3つでした。マウスはヒトとは異なり、よい補助線を加えてもよくない補助線同様に斜線の方向を区別するのが難しくなりました。本研究結果は、マウスがヒトのようなゲシュタルトを認識しないことを示唆しています。本研究のように、補助線の引き方によって図形の区別が簡単になったり、難しくなったりすることを利用することで、私たちヒトのかたちの認識の進化的起源を解明することが期待されます。
本成果は、2021 年10月8日にアメリカ心理学会の国際学術誌「Journal of Experimental Psychology: Animal Learning and Cognition」（実験心理学雑誌：動物学習認知領域）に掲載されました。
研究内容について
1.背景
図1. 実験に用いた画像。斜線の向きの見分けやすさは、補助線の引き方によって異なる
私たちヒトは、複数のものを法則に基づいて一つの意味のある「まとまり」として認識します。このまとまりをゲシュタルトといいます。ゲシュタルトについて、色や形などの特徴が似ているもの同士、閉じたもの同士がまとまるという法則が知られています。この法則を利用すると、たとえば斜線だけが提示されるよりも、補助線を加えることで開いた図形や閉じた図形ができることで斜線の向きが簡単に区別できるようになります（図1）。しかし、補助線は引きかたが肝心で、引きかたがよくないと斜線の向きの区別が難しくなります。ヒトにとってよい補助線とは、他の動物にとってもよい補助線なのでしょうか。これまでの研究で、チンパンジーはヒト同様、よい補助線により斜線の向きの区別が簡単になることが明らかになっています。これに対して、ハトやカラスのような鳥類では、補助線の良し悪しにかかわらず図形の認識が難しくなると報告されています。これらの結果は、霊長類とは異なり、鳥類がゲシュタルトを認識しないことを示唆しています。霊長類と鳥類では、脳構造や脳内の視覚情報経路、目の配置など、かたちの認識に影響すると思われる要因が複数考えられるため、ゲシュタルトの認識が異なる進化的要因を明らかにするためには、様々な分類群の動物を比較する必要があります。今回は、霊長類と同じ哺乳類のマウスでかたちの認識について調べました。
2. 研究手法・成果
実験は、オペラント箱という装置を用いて行いました（図2）。箱の背面に設置された餌箱にマウスが頭を入れると、箱の前面のモニタ上に左右に2枚並んだ画像が提示されます。2枚のうち、右上がりの斜線を含む画像を選択すると正解で、餌が与えられます。左上がりの斜線を含む画像を選択すると不正解で、5秒間待つというペナルティが与えられます。実験の条件は、補助線なし、よい補助線、よくない補助線の３条件あり、どの条件で斜線の向きを区別するのが早く学習できるか調べました。実験は1日30試行を90日間、合計2,700試行実施しました。結果、補助線なし条件で最も早く学習が進み、補助線は、引き方にかかわらず学習を難しくしました（図3）。
図2. 実験の様子。モニタ上に示された図形のうち、正解を選択すると餌が提示される
図3. 線分の傾きを区別する学習過程。ヒトではよい補助線を引くと斜線の向きを区別しやすくなるが、マウスではよい補助線を引くと斜線の向きを区別するのは難しくなり、学習が遅くなる。
3. 今後の波及効果
本研究によって、霊長類と脳の基本構造が同じ哺乳類であっても、動物によって図形の認識の仕方が異なることが示されました。哺乳類では、視覚情報は、外側膝状体を経て後頭葉の視覚皮質へと伝えられますが、ヒトではゲシュタルトの認識はより高次の視覚処理段階で生じるものだと考えられています。本研究では、マウスでは高次の視覚処理がヒトとは異なる可能性が示しましたが、動物の分類群により、脳内の視覚情報経路、顔のどこに目が配置されているかなど、かたちの認識と関連する要因は複数考えられます。補助線の引き方によってかたちの認識が簡単になったり、難しくなったりする現象は、動物がヒトと同じ「まとまり」を認識するかを調べる有効なパラダイムです。今後、「まとまり」を認識する能力が進化した要因を検討するとともに、実験動物として広く使われているマウスにおける視覚処理のしくみを明らかにする取り組みを進める予定です。
■実験の動画
https://www.youtube.com/watch?v=Z7b6MFRvCEA
■書誌情報
[DOI] https://doi.org/10.1037/xan0000291
Goto, K., & Watanabe, H. (2021). Mice (Mus musculus) do not perceive emergent Gestalt. Journal of Experimental Psychology: Animal Learning and Cognition, 47(3), 274-280.
https://www.youtube.com/watch?v=Z7b6MFRvCEA
■書誌情報
[DOI] https://doi.org/10.1037/xan0000291
Goto, K., & Watanabe, H. (2021). Mice (Mus musculus) do not perceive emergent Gestalt. Journal of Experimental Psychology: Animal Learning and Cognition, 47(3), 274-280.
