ブロードベントの注意のフィルターモデル

ブロードベントのフィルタモデルは、注意の初期の選択理論です。

ドナルド・ブロードベントは、認知プロセスに工学的アプローチをとったケニス・クレイクの研究結果に基づいてフィルターモデルを開発した。チェリーとブロードベントは選択的注意の問題に関心を持っていた。 ^[1]ブロードベントは、情報処理のメタファーを使用して人間の注意処理システムを初めて説明した。^[2] この見解では、ブロードベントは、人間は限られた能力で情報を処理し、早期に処理する情報を選択するという、いわゆる「早期選択」の注意の見解を提唱した。

この限られた容量のため、情報処理には選択フィルターが必要である。ブロードベントは、すべての刺激は最初に基本的な物理的特性について処理されると述べた。これらの基本的な特性には、ピッチ、色、音量、方向などが含まれる。^[3]物理的特性とは異なり、ブロードベントは、意味的特徴は、その複雑さのために、入ってくる刺激の一時的な貯蔵庫に限られた容量を課すと信じていた。したがって、物理的特性に基づいて、選択フィルターは、特定の刺激がフィルターを通過してさらに処理できるようにしますが、無視された刺激はフィルターで除去され、失われます。さらに、目標指向行動には注意を制御する必要があるため、情報処理ストリームには高度な選択性が求められます。モデルを開発する際、ブロードベントは、入ってくる刺激を注意を払うチャネルと払わないチャネルに分割することを強調しました。チャネルの選択は注意によって導かれます。^[4]現在の目標に基づいて刺激に注意を払おうとする場合、自発的な注意が用いられます。一方、感覚イベントが注意を引いた場合は、反射的な注意が用いられます。^[5]フィルターを通過するように選択された情報は、長期記憶に保存される前に、短期記憶や選択された情報の操作に利用できるようになります。^[4]

フィルタ理論は、チャネルに流入する膨大な情報量に対処するために選択フィルタが必要であり、特定のメッセージは抑制されるか、フィルタリングされてさらに処理されるメッセージから除外される必要があると仮定しています。フィルタ理論は、情報処理の非常に早い段階で特定の情報が選択され、注目されるため、早期選択理論を反映しています。^[6]

実験中、ブロードベントは両耳分離聴テストを利用した。^[7]このタスクは、特定の聴覚情報に対する反応時間や、被験者に提示された注意情報と無注意情報のテストなど、数多くの心理学的現象のテストに広く使用されている。脳優位性をテストする非侵襲的な方法であるため、広く使用されている。^[8]典型的な両耳分離聴パラダイムでは、被験者はヘッドフォンを装着し、異なる聴覚刺激が同時に各耳に提示され、被験者の注意が分散される。^[9]被験者は、片方のイヤピースからの情報に注意を払い（注意チャンネル）、もう一方のイヤピースから提示された情報を無視する（無注意チャンネル）ように指示される。リスニング期間の後、被験者は無注意チャンネルで提示された情報を思い出せるかどうかテストされる。^[8]

両耳分離聴課題を用いた初期の研究では、被験者が注意を向けたチャネルの情報を正しく思い出す能力がある一方で、注意を向けていないチャネルの情報の思い出しが乏しいという経験的証拠が得られた。 ^[10] Broadbent は、このパラダイムをスプリットスキャン実験で使用した。この実験では、被験者の両耳に同時に異なる文字を提示し、任意の順序で繰り返すよう指示した。その結果、被験者は最初に片方の耳に提示された文字を報告し、次にもう一方の耳に提示された文字を報告した。これは、被験者が耳に基づいて情報をフィルタリングしたため、Broadbent のフィルター理論と早期選択モデルを裏付けるものである。次に、被験者は提示された順序で文字を繰り返すよう指示された。被験者の回答の正確性は大幅に低下したが、これもまた、耳を切り替えるのは困難であり、フィルターに反するため、Broadbent のフィルター理論と早期選択モデルを裏付けるものである。^[6]

ブロードベントの時代から心理学の研究は飛躍的に進歩しており、より洗練された測定法は、人間には注意フィルターがあるが、より広範な認知システムに統合されていることを示している。^[4]このシステムは、ブロードベントの最初の発見における並列処理の限界に関する論争を補うものである。このシステムの主要な構成要素は感覚記憶であり、^{[11]これは}アイコニック記憶とエコー記憶に分類される。^[12]これらはそれぞれ視覚記憶と聴覚記憶を表し、前注意的に機能する。このような前注意的記憶ストアの存在を考えると、前注意的刺激が連続的に作用することが可能になる。^{[4]アイコニック記憶に関する研究は、視覚システムの}視覚的階層 を提供し、これは刺激認識の前に特定のニューロンが活性化されることを示しており、ブロードベントの前注意的処理理論を裏付けている。^[13]

さらに、研究により、刺激の物理的特徴が注意選択を導くことが示されています。^[4] 観察者は意味的特徴ではなく物理的特徴によって関連刺激と無関係刺激を正しく区別することが一貫して判明しており、選択チャネルは物理的特徴に大きく影響されることを示しています。これは、ブロードベントの研究をさらに裏付けています。モダリティ効果によると、エコー記憶はアイコニック記憶よりも優れています。^[12]研究では、音声は視覚システムへの入力よりも客観的な解釈に適していることが示されています。これは、聴覚情報が最初にその物理的特徴について処理され、次に視覚情報の特徴と組み合わされることを示しています。^[12]

さらに、注意の配分は自発的注意と反射的注意の両方の産物である。目標と行動は注意を駆り立てるが、状況によって異なる特定の刺激強度の外因性刺激によって影響を受ける可能性がある。このような研究証拠はブロードベントの自発的注意メカニズムの概念を裏付けている。^[14]

最近の研究では、ブロードベントのモデルは注意の移行にかかる時間要件を考慮していないことがわかった。^[4]しかし、彼は内部刺激と外部刺激が注意の移行を引き起こす可能性があることは区別していたが、内部駆動型と外部駆動型の注意の移行の時間経過が異なる可能性があることは考慮していなかった。^[4] トレイスマンなどの他の人は、ブロードベントのモデルはそのような発見をすべて説明していないと考えていた。ブロードベントの指導の下で博士課程を修了したトレイスマンは、特徴統合理論を提唱し、知覚対象を形成するには、まず前注意段階でその特徴を見て、次に焦点注意段階でそれらを結び付けなければならないと主張した。^[15]トレイスマンは、フィルターの代わりに、人には減衰器があり、それが物理的特性や意味などのより高次の特性に基づいてメッセージを識別すると述べた。注意を払ったメッセージは知覚できるが、トレイスマンのモデルによると、注意を払っていないメッセージは知覚できるが、注意を払っていないメッセージがメッセージをブロックするのではなく、より弱い強度で知覚される。特徴統合理論と減衰モデルに基づくこれらの発見は、ブロードベントのモデルと矛盾していた。なぜなら、ブロードベントは、人々は意味のあるつながりを作ることができないと述べているからである。^[16]

注意力は、一般的に、あるものを選択し、他のものを無視する能力として理解されています。^{[5] [17]}注意力は制御可能で、選択的で、制限されています。それは、外部刺激が意識的な 認識を得る内部表現を形成する過程です。注意は、思考を集中させることであるため、人間にとってほぼすべての起きている瞬間の一部です。 選択的注意^{[14] は、}認知プロセスを利用して、入力、思考、または行動の関連するターゲットに集中し、無関係な入力ソースを無視します。これが、特定の刺激に注意を払う方法の基礎です。自発的注意、別名トップダウン注意は、私たちが制御できる側面であり、目標指向的に行動することを可能にします。^[14] 対照的に、反射的注意は、外因性刺激によって現在の注意の焦点を新しい刺激に向け直すことで駆動されるため、ボトムアップの影響です。これらの2つの注意の区分は、瞬間的な注意の焦点となるために絶えず競合しています。注意の選択モデルは、特定の刺激がどのようにして私たちの意識を獲得するかを理論化します。初期選択モデルは、刺激の物理的特徴が注目されることを強調しますが、後期選択モデルは、意味的特徴が私たちの現在の注意の焦点を決定すると主張します。^[18]これらの選択モデルは、刺激情報がいつ注目されるかを提案するために研究者によって利用されています。

ブロードベントが提唱した注意の初期選択モデル^[1]は、刺激は処理の早い段階でフィルタリング、つまり注意を向けられるよう選択されると仮定している。フィルタは、刺激の色、ピッチ、方向などの基本的な特徴に基づいて、関連情報を選択するものとみなすことができる。刺激が提示された後、情報は前注意記憶域に一時的に保持される。^[19]類似した特性を持つ情報はフィルタを通過し、意味処理ができるように注意を向けられる。無関係な注意はフィルタリングされる。^{[3]基本的な考え方は、刺激の関連性を選択する前に刺激の}知覚は必要ないというものである。 ^[13]

Broadbent ^[1]は、スプリットスパン法を用いて早期選択の証拠を示した。参加者には、それぞれの耳に異なる数字のリストが提示された。聞いた数字を報告するように求められたとき、参加者は、数字が提示された順序に関係なく、最初に片方の耳に提示されたすべての数字を報告し、次にもう一方の耳に報告された数字を報告する傾向があった。提示された順序で聞いた数字を報告するように求められたとき、正確さは低下した。この研究は、情報が刺激の基本的な特性（たとえば、それが提示された耳）に従ってフィルタリングされることを示唆した。参加者は、最初に片方の耳からの情報を報告し、次にフィルターを切り替えて、もう一方の耳に提示された数字を報告した。したがって、数字が提示された順序で報告するように求められたとき、参加者は継続的にフィルターを切り替える必要があり、それが正確さに影響を及ぼした。

視覚入力の初期選択の神経基盤は、網膜からの視覚入力情報の視覚経路に沿った大脳新皮質の最初の段階である一次視覚野（V1とも呼ばれる）に存在する可能性がある --- 1990年代後半に提唱されたV1サリエンシー仮説（V1SH）を支持する証拠が蓄積されてきている。この仮説では、V1はボトムアップのサリエンシーマップを作成し、外因的に注意を誘導し、したがって視覚入力の選択はV1から始まるとされている。^[20]

後期選択モデルは、情報は意味処理の後の段階で選択されるのであって、処理の初期段階で選択されるのではないと主張する。^[21]これらのモデルによれば、意図的であろうと無意識的であろうと、すべての情報は注目される。情報入力は、意味の符号化と分析が実行できるようになるまで、同等に処理される。フィルターは単に情報減衰器として機能する。フィルターは、関連する情報を強め、重要でないと判断された刺激の強度を弱める。 ^[22]この概念は、刺激が意識的に認識される前に、刺激の関連性についての内部的な決定が行われなければならないことを意味している。

グレイとウェダーバーン^[23]は、 ブロードベントと同様のスプリットスパン法を用いて、後期選択の証拠を示した。今回は、参加者は左耳で「親愛なる7ジェーン」、右耳で「9おばさん6」など、数字と単語の混合音を各耳に聞き、聞いた内容を報告するよう求められた。早期選択モデルによれば、参加者は最初に片方の耳に提示されたすべての項目を報告し、次にもう一方の耳に提示された項目を報告するはずだった。しかし、研究者らは、参加者が「親愛なるジェーンおばさん」と「9-7-6」を聞いたと報告したことを発見した。この研究は、刺激はフィルターによって決定される物理的特性（音の位置など）に基づいて選択されるのではなく、意味に基づいて選択されることを示唆した。

アン・トレイスマンはブロードベントの研究に影響を受けたものの、どの刺激が意識的に認識されるかを決定するフィルターという概念に完全には納得していなかった。彼女は代替メカニズムである減衰理論を提唱した。この理論は早期選択フィルターを支持する。しかし、この場合、フィルターは無関心チャネルに提示された刺激も減衰させる。刺激が閾値を超えると、フィルターを通過して注意を向けられるようになる。無関心チャネルには注意が弱い情報が含まれるため、意識的に認識されるためには、この情報は閾値を超えなければならない。トレイスマンは閾値は単語の意味によって決まると考えていた。^[24] 重要な単語（自分の名前など）は閾値が低く、認識されやすいが、重要でない単語（「ランプ」など）は閾値が高く、不適切に認識されないようにする。このように、各単語の閾値は意味的特徴に依存するフィルタリングメカニズムとして機能する。^[25]

ドイチュとノーマンは、刺激の物理的特徴のみに基づくブロードベントの選択基準に完全には納得していなかった。例えば、カクテルパーティー効果は、研究者が物理的選択特徴よりも意味的選択特徴に目を向けるよう影響を与えた。カクテルパーティー効果は、無視された情報がどのように人の注意を引くことができるかの一例である。^[26]社交の場で友人と会話をしているとしよう。別の会話で誰かがあなたの名前を言っているのを聞いて、あなたの注意を引いた。この無視された情報はどういうわけかあなたの注意を引き、その物理的特徴を超えて意味のために処理された。ドイチュとドイチュは後期選択モデルを提唱し、人々は両方のチャネルから情報を認識できるが、情報に個人的な関連性がない場合、その情報は忘れられると示唆した。^[21] したがって、問題は知覚処理の欠如ではなく、情報が記憶に入っていないことである。ノーマンは、注意には個人的な関連性だけでなく、刺激の強さも必要であると述べた。^[27]これが記憶選択モデルの発展を促した。このモデルは、刺激の特徴がその物理的特性によって選択されるという初期選択モデルと同じ基本原理を共有している。^[3] しかし、注目された情報と注目されなかった情報はフィルターを通過し、意味特性またはメッセージ内容に基づく第2段階の選択に進む。選択された項目は短期記憶に組み込まれる。したがって、どの情報に注目するかを決定するのはフィルターではなく第2段階の選択メカニズムである。^[3]

追加の研究では、可動フィルターという概念が提案されています。注意のマルチモード理論は、物理的入力と意味的入力を 1 つの理論に統合します。このモデルでは、注意は柔軟であると想定されており、さまざまな知覚分析の深さが可能です。^[28]どの特徴が認識を集めるかは、その時の人のニーズによって異なります。^[3]選択の基準として物理的特徴と意味的特徴を切り替えると、コストと利点が生じます。^[28]刺激情報は、感覚分析による初期選択によって注目され、その後、複雑さが増すにつれて、意味分析が関与し、注意の限られた容量を補います。^[28]初期選択モデルから後期選択モデルに移行すると、注意を喚起する刺激の重要性が低下しますが、^{[説明が必要]}、注意の幅が広がります。^[28]研究により、意味的選択には物理的選択よりも多くの注意リソースが必要であることがわかりました。^[3]

ダニエル・カーネマンは、注意力の選択メカニズムではなく、分割メカニズムを説明するという異なるアプローチをとった。彼は、注意力を、エネルギーまたは精神的努力が必要となるリソースであると説明している。^[3]精神的努力は、あらゆる精神的タスクを実行する際に使用され、^[29]複雑であればあるほど、タスクを解決するために必要な努力は大きくなる。カーネマンは、タスクを適切に完了するためには、3 つの基本条件を満たす必要があると考えている。^[29]総注意力、瞬間的な精神的努力、および注意力の適切な割り当てポリシーを組み合わせることで、人は精神的タスクを克服するのに十分な精神的努力を発揮する。重要な要素は、リソースとしての十分な注意力を、手元のタスクに割り当てることである。カーネマンはまた、覚醒があらゆる状況で総注意力に影響を与えると指摘した。^[3]さらに、彼のモデルには、割り当てポリシーに影響を与える自発的注意と反射的注意の概念が組み込まれている。注意を適切に向けるためには、関連する情報に注意を向け、気を散らさないように無関係な情報を無視する必要がある。カーンマンが提唱したこの精神努力理論は、注意配分の影響と相互依存性の概要を示しており、注意選択モデルを補完することを目的としています。^[3]