減衰理論

減衰理論は、トレイスマンの減衰モデルとしても知られ、アン・トレイスマンが提案した選択的注意のモデルであり、ドナルド・ブロードベントのフィルタモデルの改訂版と見ることができます。トレイスマンは、無視された刺激がブロードベントのフィルタモデルが説明できるよりも厳密に処理されることがある理由を説明する手段として減衰理論を提案しました。^[1]その結果、減衰理論は、選択的注意がどのように機能するかについてのブロードベントの元の考えに洗練された層を追加しました。無視された入力が意識に入るのを防ぐフィルタではなく、減衰のプロセスであると主張しました。^[2]したがって、無視された刺激の減衰により、刺激が減衰後も階層分析プロセスを通過するのに十分な「強度」を持っている限り、無関係な入力から意味のあるコンテンツを抽出することは困難になりますが、不可能ではありません。^[2]

選択的注意理論は、なぜ、そしてどのようにして、個人が周囲の世界の特定の部分だけを処理し、他の部分を無視する傾向があるのか​​を説明することを目的としています。感覚情報は5 つの感覚様式から絶えず私たちを取り囲んでいることを考えると、注意の選択がどこで行われるのかを正確に特定するだけでなく、人々が感覚入力を優先順位付けして処理する方法を説明することも興味深いことでした。 ^[3] Broadbent と Treisman によって提唱されたような初期の注意理論は、ボトルネックの観点を採用していました。^{[2] [4]つまり、}処理能力が限られているため、利用可能なすべての感覚情報に一度に注意を払うことは不可能であると推測しました。感覚情報を処理するこの限られた能力の結果として、処理のために渡される情報の量を減らすことで過負荷を防ぐフィルターがあると信じられていました。^[5]

初期の研究は、主に聴覚に焦点を当て、カクテル パーティー効果などの現象を説明していた時代のものでした。^[6]そこから、人々が周囲の特定の音に注意を向ける方法を選択する方法、さらに深いレベルでは、注意を払った音声信号の処理が注意を払っていないものとどのように異なるかという興味が生まれました。^[7]聴覚的注意は、チャネル、メッセージ、耳、刺激の選択、または Treisman が使用したより一般的な言い回しでは「入力間の選択」として説明されることがよくあります。^{[8]聴覚が選択的注意を調べるための好ましい方法になるにつれて、}両耳分離聴やシャドーイングの検査手順も好まれるようになりました。^[6]

両耳分離聴は、聴覚入力の選択的フィルタリングを実証するために使用される実験手順であり、主にブロードベントによって利用されました。^[4]両耳分離聴タスクでは、参加者はヘッドフォンを着用し、両耳（2つのチャンネル）または片方の耳（1つのチャンネル）に提示される情報に注意を払い、反対側のチャンネルで提示されるものを無視するように求められます。リスニングタスクが完了すると、参加者は注意を払っていないチャンネルについて気づいた詳細を思い出すように求められます。^[9]

シャドーイングは両耳分離聴の発展形と見ることができます。シャドーイングでは、参加者はほぼ同じプロセスを経ますが、今回は、注意を向けた耳で聞いた情報を、提示されている通りに声に出して繰り返すという課題があります。この情報の暗唱は、実験者が参加者が正しいチャネルに注意を払っていることを確認できるように行われ、正しく知覚（暗唱）された単語の数をスコア化し、後で従属変数として使用することができます。^[2]ライブリハーサルの特性により、シャドーイングはチャネルの操作とその即時の結果をリアルタイムで目撃できるため、より汎用性の高いテスト手順です。^[10]また、シャドーイングは参加者が正しく聞いた単語を思い出す能力にあまり依存しないため、より正確であることでも好まれています。^[10]

ドナルド・ブロードベントのフィルターモデルは、注意に関する最も初期のボトルネック理論であり、後にアン・トレイスマンが減衰モデルを構築する基礎となった。^[9]ブロードベントは、心は一度に限られた量の感覚入力でしか機能しないという考えを提唱し、その結果、選択的に物事に注意を向け、他のものを遮断できるフィルターが存在するはずだと考えた。このフィルターは刺激のパターン認識に先行し、注意は入力がフィルターされるかどうかを制御することで、どの情報がパターン認識段階に到達するかを決定すると仮定された。^[4]

フィルタリング処理の第一段階では、すべての刺激の物理的特性を並行して抽出する。 ^[9]第二段階は容量が限られていると主張されたため、感覚処理の過負荷を防ぐために、ここに選択フィルタが存在すると考えられていた。^[9]初期段階で抽出された物理的特性に基づいて、フィルタは特定の基準特性（ピッチ、音量、場所など）を持つ刺激のみを通過させる。ブロードベントによれば、注意を払われていない情報はすべてフィルタリングされ、フィルタによって必要とされる物理的特性の範囲内でのみ処理されるべきである。^[4]選択は物理的特性のみに敏感であるため、注意を払われていないメッセージの内容に関して人々がほとんど知識を持っていないのはそのためであると考えられていた。^[9]意味の抽出などのすべての高レベルの処理は、フィルタの後で行われる。したがって、注意を払われていないチャネルの情報は理解されるべきではない。その結果、注意を払っていないときに自分の名前を聞くなどの出来事は、意味を処理する前にこの情報がフィルタリングされるため、不可能になるはずです。

上で述べたように、注意のフィルターモデルは、人々が本来は気づかないはずの出来事からどのように意味を引き出すのかを説明しようとすると困難にぶつかります。このため、以下の例で示すように、トレイスマンは、注意を払われていない刺激が、ブロードベントのフィルターモデルが説明できるよりも厳密に処理されることがある理由を説明する手段として、減衰理論を提唱しました。^[1]

• 内容が同一の2つのメッセージの場合、注目するメッセージと無関係なメッセージの開始時間間隔を変えることで、参加者はメッセージの重複に気付く可能性があることが示されています。^[11]
• 被験者の耳に「もう止めてもいいですよ」というメッセージを提示したところ、かなりの数の被験者が実際に止めました。^[12]
• カクテルパーティー現象の典型的な例として、注目されていない耳を通して自分の名前を提示された参加者は、しばしばそれを聞いたと述べる。^[12]
• 訓練や練習を受けた参加者は、他のチャンネルに注意を払いながら、無人チャンネルのコンテンツをより効果的に認識することができます。^{[12] [13]}
• 注目されていない刺激の意味処理は、注目されていない耳に提示された単語の文脈的関連性を変えることによって実証されています。参加者は、注目されているメッセージとの文脈的関連性が高い単語を、注目されていない耳からより頻繁に聞きました。^[14]

トレイスマンの選択的注意の減衰モデルは、初期の選択プロセスという考え方と、物理的手がかりが識別の主なポイントとして使用されるメカニズムの両方を保持しています。^[3]しかし、ブロードベントのモデルとは異なり、フィルターは注目されていない情報を完全にフィルタリングするのではなく、減衰させます。^[1]トレイスマンはこのモデルをさらに詳しく説明し、閾値の概念を導入して、一部の単語が注目されていないチャネルで他の単語よりも高い頻度で聞こえるようになった理由を説明しました。すべての単語には、減衰後に認識される可能性を決定する独自の閾値があると考えられていました。^[15]

減衰の初期段階の後、情報は階層的な分析装置に渡され、より意味のある内容を抽出するための高レベルの処理が行われます (以下の「階層的分析装置」セクションを参照)。^[1] 減衰理論の重要な側面は、注目された入力は常に完全な処理を受けるのに対し、無関係な刺激は十分に低い閾値を欠いているため完全に分析されないことが多く、その結果、意味ではなく物理的性質のみが記憶されるという点です。^[3]さらに、減衰とその後の刺激処理は、処理システムに対する現在の需要によって決まります。注目されていない入力を完全に処理するための十分なリソースがない場合がよくあります。^[15]

認識閾値の働きは単純です。あらゆる入力に対して、それを認識するために必要な閾値、つまり「必要な活性化量」が個人にはあります。この閾値が低いほど、減衰した後でも入力が認識されやすくなり、認識される可能性が高くなります。^[16]

文脈は、関連情報への期待を作り出すことで、刺激を認識するために必要な閾値を下げる上で重要な役割を果たします。^[9]文脈はプライミングのメカニズムによって機能し、関連情報が瞬間的に適切かつアクセスしやすくなるため、その過程で認識の閾値が下がります。^{[3]この例は、} 「休み時間のベルが鳴った」という文に見られます。この場合、「鳴った」という単語とその同義語は、その前に続く単語によって促進されるプライミングにより閾値が低下します。

主観的な重要性を持つ単語（例：助けて、火事）は、そうでない単語よりも閾値が低くなります。^[2]自分の名前など、個人的に非常に重要な単語は、閾値が常に低く、ほとんどすべての状況で意識に入ることができます。^[17]一方、単語の中には個々の意味がより変動しやすく、認識されるために使用頻度、文脈、注目されているメッセージとの連続性に依存するものもあります。^[17]

減衰の程度は、基になるメッセージの内容に応じて変化することがあります。つまり、聞く人にとってほとんどメリットのない支離滅裂なメッセージでは、より大きな減衰が発生します。^[1]支離滅裂なメッセージは、注目されているメッセージに干渉を与えると、理解可能な情報や補足的な情報よりも有害になるため、最も大きな減衰を受けます。^[1]減衰のレベルは、入力が認識されるかどうかに大きな影響を与える可能性があり、注意の要求に応じて動的に変化します。^[18]

階層的分析システムは、最大限の経済性を備えています。重要な、予期しない、または無視された刺激が認識される可能性を高めながら、十分に減衰されたメッセージが分析の最も初期の段階を超えて通過しないようにし、感覚処理能力への過負荷を防ぎます。^[2]注意要求（およびそれに続く処理要求）が低い場合は、完全な階層処理が行われます。要求が高い場合は、減衰がより積極的になり、無視されたメッセージからの重要な情報または関連情報のみが処理されます。^[1]階層的分析プロセスは、分析された各単語またはデータごとに一意の結果を生み出すという連続的な性質を特徴としています。^[17]減衰された情報は、しきい値が分析者に有利になるように下げられている場合にのみすべての分析装置を通過し、そうでない場合は、しきい値が許す限りでのみ情報が通過します。^[17]

神経系は、ピッチや音量などの一般的な物理的特徴から始めて、単語と意味（例：音節、単語、文法、意味論）を識別し、入力を順次分析します。^[8]階層的プロセスは、入力が音声、振幅、空間的な手がかりに関して同一である場合にも重要な目的を果たします。メッセージ間でこれらすべての物理的特徴が同一である場合、これらの特性に基づいて初期レベルで減衰を効果的に行うことはできません。代わりに、減衰は単語と意味の識別中に発生し、ここで情報処理能力が不足する可能性があります。^[8]

シャドウイング実験中、トレイスマンは各耳に平凡な刺激のユニークな流れを提示した。シャドウイング中に刺激が反対側に切り替わり、それまでシャドウイングされていたメッセージが今度は注目されていない耳に提示される。被験者は、間違いに気づく前に、注目されていない耳にメッセージを「追って」いくことがよくあった。 ^[14]特に刺激に高い連続性があった場合。^[19]この「メッセージの追従」は、注目されていない耳が注目されていないチャンネルからまだある程度の情報を抽出していることを示しており、被験者が注目されていないチャンネルの変化にまったく気づかないことを期待するブロードベントのフィルターモデルと矛盾している。^[14]

Treisman (1964) が行った一連の実験では、内容が同一の 2 つのメッセージが再生され、影付きのメッセージと無関係なメッセージの開始との間の時間の長さが変化しました。参加者にはメッセージが重複していることは知らされず、参加者が類似性について言及するまでメッセージ間の時間差は変更されました。無関係なメッセージが先行することを許可した場合、時間差は 1.4 秒を超えることはできないことがわかりました。^[1]これは、無関係なメッセージが減衰し、物理的レベルを超える処理を受けないためだと考えられています。この深い処理の欠如により、無関係なメッセージは影付きのメッセージと比較される前に感覚的に保持される必要があり、減衰しやすくなります。^[1]対照的に、影付きのメッセージが先行する場合、無関係なメッセージは最大 5 秒遅れても、参加者は類似性を認識できました。これは、影に隠れたメッセージがそれほど急速に減衰していないことを示しており、減衰理論が予測するものと一致しています。影に隠れたメッセージは減衰を受けず、完全に処理された後、作業記憶に渡され、感覚記憶内の未処理のメッセージよりも比較的長い期間保持されます。^[1]

この方法のバリエーションには、異なる声（性別など）で話された同一のメッセージを使用したり、メッセージが非単語で構成されているかどうかを操作して、意味を抽出できないことの影響を調べたりすることが含まれていました。すべてのケースで、減衰理論が支持されました。^{[1] [6]}

バイリンガルの学生は、たとえ異なる言語で提示されたとしても、無人チャネルに提示されたメッセージが、注目されているチャネルと同じであると認識することがわかりました。^{[1]これは、参加者に}英語で提示されたメッセージをシャドーイングしてもらい、同時に同じメッセージを無人の耳にフランス語で流すことで実現しました。ここでも、これは物理的な特徴だけでなく、音声信号から意味のある情報を抽出していることを示しています。^[6]

コルティーンとダン (1974) は、電気ショックとターゲット単語を組み合わせた。電気ショックは非常に低い強度で提示され、被験者はショックがいつ起こったのか分からないほど低かった。これらの単語が後でショックなしで提示された場合、被験者は、注意を払われていない耳で再生された場合でも、自動的に皮膚電気反応(GSR) で反応することがわかった。さらに、GSR は注意を払われていないターゲット単語の同義語に一般化することがわかった。これは、ブロードベントのモデルが予測するよりも深いレベルで単語処理が行われていることを示唆している。^[20]

フォン・ヴォーリスとヒルヤード（1977）は、脳波を用いて視覚刺激の事象関連電位（ERP）を観察した。被験者は、提示された特定の刺激に注意を向けるか、無視するかを尋ねられた。結果は、視覚刺激に注意を向けると、注意を向けていない刺激と比較して、後頭部の電圧変動量が大きいことを実証した。 刺激開始から100ミリ秒後に電圧変調が観察され、無関係な入力の減衰によって予測されるものと一致した。^[21]

機能的磁気共鳴画像法（fMRI）による研究では、注目されていない単語から意味が暗黙的に抽出されるのか、それとも気を散らす刺激を同時に提示することで意味の抽出を回避できるのかを調べたところ、競合する刺激が十分な注意力を必要とする場合、注目されていない単語に直接注視しても、それに対する脳の活動は観察されないことがわかった。 ^[22]これらの結果は、減衰型の選択によって予測されるものと一致しており、古典的な後期選択理論とは矛盾している。^[23]

1963年、ドイチュとドイチュは、選択的注意がどのように機能するかについて、後期選択モデルを提唱した。彼らは、すべての刺激が完全に処理されるが、決定的な違いは、情報処理ルーチンの後の方、つまりワーキングメモリに入る直前にフィルターが配置されることであると提唱した。後期選択プロセスは、メッセージの意味特性に基づいて機能し、入力が望ましい内容を持たない場合は、記憶とその後の認識から除外されると考えられていた。^[19]このモデルによると、無視された刺激に対する認識の低下は、ワーキングメモリへの拒否とそれに対する制御された応答生成から生じた。^[9]ドイチュとドイチュのモデルは、後に1968年にノーマンによって改訂され、入力の強さも選択の重要な要因であると付け加えられた。^[24]

オリジナルのドイチュモデルとドイチュモデル、そして改訂されたドイチュ-ノーマン選択モデルの両方に対する批判は、無関係と見なされるものも含め、すべての刺激が完全に処理されるというものである。^[10]トレイスマンの減衰モデルと比較すると、後期選択アプローチは、ワーキングメモリへの受け入れを選択する前にすべての情報を徹底的に処理するため、無駄が多いように見える。^[17]