カテゴリー的認識

カテゴリー知覚とは、連続体に沿って変数が徐々に変化する場合に、明確なカテゴリーを知覚する 現象である。これはもともと聴覚刺激に対して観察されたものだが、現在では他の知覚様式にも適用できることがわかっている。^{[1] [2]}

たとえば、[ba] と [pa] のサウンドスペクトログラムを分析すると、[p] と [b] は、VOT (発声開始時間) に基づいて音響連続体のどこかにあると視覚化できます。発声開始時間を徐々に減らすことで、[p] と [b] のエンドポイント間にあるいくつかの中間トークンの連続体を構築できます。

アルヴィン・リバーマンとその同僚^[3] (彼はその論文で発声開始時間については触れていない) は、有声音の連続体に沿って変化する音を聞くと、/ba/s と /pa/s のみを知覚し、その中間の音は知覚しないと報告した。この効果 (知覚される質が連続体のある時点で、徐々に変化するのではなく、あるカテゴリから別のカテゴリに突然ジャンプする) を、彼は「カテゴリ知覚」(CP) と名付けた。彼は、CP は音声に特有であり、CP が音声を特別なものにしていると述べ、後に「音声知覚の運動理論」と呼ばれるようになった理論において、CP の説明は音声生成の構造にあると示唆した。

（現在では廃れつつある）音声知覚の運動理論によれば、人が /ba/ と /pa/ の間の突然の変化を知覚する理由は、私たちが音声を聴く方法が、人が話すときにその音声をどのように生成するかによって影響を受けるからである。この連続体に沿って変化しているのは、音声の開始時間である。[ba] の「b」は [pa] の「p」よりも VOT が短い（つまり、[b] では声帯の振動が閉塞の解放の時点とほぼ同時に始まるが、[p] では数十ミリ秒遅れる。ただし、英語のさまざまな変種では、コントラストを示すために VOT をさまざまな方法で実装する場合がある点に注意）。どうやら、合成の「モーフィング」装置とは異なり、人の自然な発声装置は、ba と pa の間の音を生成することができないようだ。そのため、 VOT 連続体から音を聞くと、脳はそれを、それを生成するために自分がしなければならなかったことと一致させようとすることでそれを知覚する。彼らが発音できるのは /ba/ か /pa/ だけなので、連続体上の合成刺激はどれも、近いほうの /ba/ または /pa/ として認識します。同様の CP 効果は、ba/da (または異なるカテゴリに属する​​任意の 2 つの音声) でも見られます。これらも音響的には連続体上にあります。しかし、音声的には、/ba/ は両唇で、/da/ は舌先と歯茎で形成され、人間の解剖学的構造上、中間の音は形成されません。

言語知覚の運動理論は、言語がいかに特殊であるか、そして言語音がなぜカテゴリ的に知覚されるのかを説明しました。つまり、感覚知覚は運動生成によって媒介されるのです。

運動生産が感覚知覚を媒介するのであれば、この CP 効果は発話学習の結果であると推測される。しかし、 Eimasら (1971) は、乳児は話し始める前から既に発話 CP を持っていることを発見した。おそらく、それは生来の効果であり、私たちが発話学習を「準備」するために進化したのだろう。^[4]しかし、Kuhl (1987) は、チンチラも「発話 CP」を持っているが、彼らは決して発話学習をせず、おそらくそうするように進化したわけではないことを発見した。 ^[5] Lane (1965) はさらに、CP 効果は、知覚の不連続性を媒介する運動生産の不連続性がない、純粋に感覚的な (視覚的な) 連続性を伴う学習のみによって誘発できることを示した。 ^[6]彼は、スピーチCPは結局特別なものではなく、異なる反応を学習した刺激はより特徴的になり、同じ反応を学習した刺激はより類似したものになるというローレンスの古典的な実証の特別なケースに過ぎないと結論付けました。

また、CP は、リーバーマンが当初考えていたような全か無かの効果ではないことも明らかになりました。すべての /pa/ が区別できず、すべての /ba/ が区別できないというわけではありません。赤のさまざまな色合いの違いがわかるのと同じように、違いを聞き分けることができます。根本的な物理的な違い (発声、波長) の大きさが実際には同じであっても、カテゴリ内の違い (pa1/pa2 または red1/red2) は、カテゴリ間の違い (pa2/ba1 または red2/yellow1) よりもはるかに小さく聞こえたり見えたりするだけです。

カテゴリー知覚の研究では、参加者の音の知覚を分類するために、識別と識別のタスクを含む実験がよく使用されます。 音声開始時間(VOT) は、2 進法ではなく連続体で測定されます。英語の両唇破裂音 /b/ と /p/ は、同じ場所と調音方法の有声音と無声音ですが、ネイティブ スピーカーは主に VOT 連続体のどこに位置するかによって音を区別します。これらの実験の参加者は、連続体上で明確な音素境界を確立します。つまり、異なる VOT を持つ 2 つの音は、境界の同じ側にある場合、同じ音素として認識されます。^[7] 参加者は、同じカテゴリの 2 つの音の VOT の差が大きい場合でも、音素境界の反対側にある 2 つの音よりも、同じカテゴリの VOT に分類される 2 つの音を区別するのに時間がかかります。^[8]

カテゴリ知覚識別課題では、参加者は多くの場合、言語音などの刺激を識別しなければなりません。/p/と/b/の間のVOT境界の知覚をテストする実験者は、VOT連続体のさまざまな部分に該当するいくつかの音を再生し、ボランティアに各音が/p/として聞こえるか/b/として聞こえるかを尋ねることがあります。^[9]このような実験では、境界の片側の音はほぼ例外なく/p/として聞こえ、反対側の音は/b/として聞こえます。境界上または境界付近の刺激は識別に時間がかかり、ボランティアによって報告が異なりますが、中間のどこかの音としてではなく、/b/または/p/として知覚されます。^[7]

単純なAB識別課題では、参加者に2つの選択肢が提示され、参加者はそれらが同一であるかどうかを判断しなければなりません。^[9]実験における識別課題の予測は、多くの場合、先行する識別課題に基づいています。破裂子音のカテゴリカル知覚を検証する理想的な識別実験では、ボランティアは境界の反対側にある刺激をより正確に識別し、境界の同じ側では偶然レベルで識別することになります。^[8]

ABX識別課題では、被験者に3つの刺激が提示されます。AとBは異なる刺激でなければならず、被験者は3番目の刺激Xが2つのどちらに一致するかを判断します。この識別課題は、単純なAB課題よりもはるかに一般的です。^{[9] [8]}

サピア＝ウォーフ仮説（ローレンスの獲得された類似性/区別性効果は単にその特別なケースに過ぎない）によれば、言語は人々が世界を知覚する方法に影響を与える。例えば、色がカテゴリ的に知覚されるのは、たまたまカテゴリ的に命名されているからに過ぎない。我々のスペクトルの細分化は恣意的で、学習されたものであり、文化や言語によって異なる。しかし、ベルリンとケイ（1969）は、そうではないと示唆した。ほとんどの文化や言語が同じように色スペクトルを細分化して命名しているだけでなく、そうしない人々にとっても、圧縮と分離の領域は同じである。 ^[10]我々は皆、違いに名前を付けているかどうかに関係なく、その間の境界はあいまいだが、青と緑は似ていると見ている。この見解は、レジアーとケイ（2009）によるレビュー記事で異議を唱えられており、彼らは「1. 色彩用語は色の知覚に影響を与えるか？」という質問と「2. 色彩用語は色の知覚に影響を与えるか？」という質問の区別について議論している。そして「2. 色のカテゴリーは、主に恣意的な言語慣習によって決定されているか？」。彼らは、ほとんどの人の脳の左半球に保存されている言語カテゴリーが、主に右視野のカテゴリー知覚に影響を与え、この影響は同時言語干渉タスクによって排除されるという証拠を報告している。^[11]

普遍主義は、サピア＝ウォーフ仮説とは対照的に、知覚カテゴリーは生得的なものであり、話す言語の影響を受けないと主張する。^[12]

サピア＝ウォーフ仮説の裏付けは、ある言語の話者が別の言語の話者とは異なる方法でカテゴリ認識を示す例を説明しています。そのような証拠の例を以下に示します。

Regier と Kay (2009) は、言語カテゴリーが主に右視野のカテゴリー知覚に影響を与えるという証拠を報告した。^[13] 右視野は脳の左半球によって制御され、言語機能も制御している。Davidoff (2001) は、色彩識別課題において、英語を母国語とする人は、同じ側よりも、決められた青緑境界を越えた色刺激をより容易に識別したが、同じ課題を Berinmo の「nol」と「wor」で与えられた場合、カテゴリー知覚を示さなかったという証拠を提示した。Berinmo 話者はその逆の結果だった。^[14]

現在の研究で人気のある理論は「弱いウォーフ主義」であり、これは知覚には強い普遍的要素があるものの、文化の違いが依然として影響を与えるという理論である。例えば、1998年の研究では、ツワナ語話者と英語話者の間では色の認識が普遍的であるという証拠があったが、2つの言語グループの間には顕著な違いもあったことが判明した。^[15]

カテゴリ知覚 (CP) の特徴は、カテゴリ内の圧縮および/またはカテゴリ間の分離です。CP 効果の大きさは単なるスケーリング係数です。この圧縮/分離の「アコーディオン効果」こそが、CP の際立った特徴です。この点で、モーター生成はカテゴリではなく連続的であるが、この基準により知覚はカテゴリである母音の「弱い」CP 効果は、ba/pa 効果や ba/da 効果と同じくらい CP 効果です。しかし、色の場合と同様に、この効果は生来のものであるように見えます。色と音声の両方に対する私たちの感覚カテゴリ検出器は、進化によってすでに「偏り」を持って生まれています。私たちが知覚する色と音声スペクトルは、これらの圧縮/分離によってすでに「歪んで」います。

レーン/ローレンスの実証は、最近ゴールドストーン (1994) によって再現され拡張され、CP は学習のみで誘発できることを示した。^[16]また、辞書に数えられる無数のカテゴリは、カテゴリ認識によると、生まれつきのものではない可能性が高い。フォドール [1983] などの生得主義理論家は、すべてのカテゴリが生まれつきのものであると示唆しているように見えることがある。^[17]主要な色と音声カテゴリは生まれつきのものである可能性があるが、その境界は学習の結果として変更されたり失われたりすることがあり、より弱い二次境界は学習のみで生成される可能性があることが最近実証されている。^[18]

生来の CP の場合、私たちのカテゴリに偏った感覚検出器は、私たちの知覚が連続的であった場合よりもはるかに容易かつ確実に、準備された色と音声のカテゴリを選択します。

学習は、比較的永続的な行動の変化をもたらす認知プロセスです。学習は知覚処理に影響を与える可能性があります。^[19]学習は、過去の経験や知識に基づいて、個人が特定の刺激を知覚する方法を変更することで、知覚処理に影響を与えます。つまり、何かが知覚される方法は、それが以前にどのように見られ、観察され、または経験されたかによって変わります。学習の影響は、関連するプロセスを調べることで、カテゴリ知覚で研究できます。^[20]

学習されたカテゴリー知覚は、いくつかの比較を通じて異なるプロセスに分けることができます。これらのプロセスは、カテゴリー間の比較グループとカテゴリー内の比較グループに分けることができます。^[21]カテゴリー間のグループは、2つの異なるオブジェクトセット間で比較するグループです。カテゴリー内のグループは、1つのオブジェクトセット内で比較するグループです。被験者間の比較は、カテゴリー拡張効果につながります。カテゴリー拡張は、カテゴリーの分類と境界が広くなり、より大きなオブジェクトセットを包含するときに発生します。言い換えると、カテゴリー拡張とは、カテゴリーを定義するための「エッジライン」が広くなることです。被験者内の比較は、カテゴリー圧縮効果につながります。カテゴリー圧縮効果は、カテゴリー境界が狭まり、より小さなオブジェクトセットが含まれる（「エッジライン」が近づく）ことに相当します。^[21]したがって、カテゴリー間のグループはグループ定義の厳密さが下がり、カテゴリー内のグループは定義の厳密さが増します。

もう一つの比較方法は、教師ありグループと教師なしグループの両方を比較することです。教師ありグループとは、カテゴリが提供されているグループであり、カテゴリが事前に定義されているかラベルが付けられていることを意味します。教師なしグループとは、カテゴリが作成されるグループであり、カテゴリは必要に応じて定義され、ラベルは付けられていません。^[22]

学習されたカテゴリー知覚を研究する上で、テーマは重要である。カテゴリーの学習は、テーマの存在によって影響を受ける。テーマは学習の質を高める。これは、既存のテーマが反対の場合に特に見られる。^[22] 学習されたカテゴリー知覚では、テーマはさまざまなカテゴリーの手がかりとしての役割を果たす。テーマは、オブジェクトをそのカテゴリーに配置するときに何を探すべきかを指定するのに役立つ。たとえば、形状を知覚する場合、角度はテーマである。角度の数と大きさは、形状に関する詳細な情報を提供し、さまざまなカテゴリーを手がかりにする。角度が3つであれば三角形、4つであれば長方形または正方形を手がかりにする。角度のテーマと反対のテーマは円形のテーマである。角度の鋭い輪郭と円の丸い曲率の鮮明なコントラストは、学習を容易にする。

テーマと同様に、ラベルも学習されたカテゴリー知覚にとって重要である。^[21] ラベルは「名詞のような」タイトルであり、類似性に焦点を当てたカテゴリー処理を促すことができる。^[21]ラベルの強さは、感情的（または感情的）強さの分析、境界の透過性（突破する能力）、および離散性の判断（硬直性の測定）という3つの要素によって決定されます。^[21] ラベルのソースは異なり、教師なし/教師ありカテゴリーと同様に、作成されるか、すでに存在している。^{[21] [22]}ラベルは、そのソースに関係なく、知覚に影響を与えます。仲間、個人、専門家、文化、コミュニティがラベルを作成できます。ソースは、ラベルの存在そのものほど重要ではないようですが、重要なのはラベルがあることです。ラベルの強さ（3つの要素の組み合わせ）とラベルが知覚に影響を与える度合いには正の相関関係があり、ラベルが強いほど、ラベルが知覚に与える影響が大きくなります。^[21]

学習されたカテゴリー知覚で使用される手がかりは、カテゴリーを学習して使用するプロセスで、以前の知識をより簡単に思い出したりアクセスしたりするのに役立ちます。^[22] カテゴリーに記憶の手がかりがあれば、カテゴリー内の項目を思い出しやすくなります。前述のように、ラベルとテーマはどちらもカテゴリーの手がかりとして機能し、したがって、これらのカテゴリーとそれに属するオブジェクトの特徴の記憶に役立ちます。

学習したカテゴリー知覚を促進する脳構造はいくつかある。関与する領域と構造には、ニューロン、前頭前野、下側頭皮質などがある。^{[20] [23]}ニューロンは一般に脳内のすべてのプロセスにリンクされているため、学習したカテゴリー知覚を促進する。ニューロンは脳領域間でメッセージを送信し、カテゴリーの視覚的および言語的処理を促進する。前頭前野は「強力なカテゴリー表現の形成」に関与している。^[20]下側頭皮質には、さまざまなオブジェクトカテゴリをコード化する細胞があり、診断カテゴリ次元に沿って回転し、領域がカテゴリ境界を区別している。^[20]

カテゴリーの学習とカテゴリー認識は、言葉によるラベルの追加、テーマを自分と関連づけること、より個別のカテゴリーの作成、カテゴリーの形成と定義を容易にする類似した特徴をターゲットにすることで改善できます。

学習されたカテゴリー知覚は、人間種だけでなく、動物種でも実証されています。研究では、人間、サル、げっ歯類、鳥、カエルを使用してカテゴリー知覚を対象としてきました。^{[23] [24]}これらの研究は、多くの発見につながっています。それらは主に、包含が始まり、終わるカテゴリーの境界を学習することに焦点を当てており、カテゴリー知覚には学習された要素があるという仮説を支持しています。

計算モデル (Tijsseling & Harnad 1997; Damper & Harnad 2000) は、多くの種類のカテゴリ学習メカニズム (たとえば、バックプロパゲーション ネットワークと競合ネットワークの両方) が CP のような効果を示すことを示している。^{[25] [26]}バックプロパゲーション ネットでは、入力を「表現」する隠れユニットの活性化パターンは、学習するにつれてカテゴリ内の圧縮とカテゴリ間の分離を構築します。他の種類のネットも同様の効果を示します。CP は目的を達成するための手段であるように思われます。互いに異なる入力は、すべて同じ出力を生成する必要がある場合は、同様の内部表現に「圧縮」されます。異なる出力を生成する必要がある場合は、より分離されます。ネットワークの「バイアス」は、入力を正しい出力カテゴリにフィルター処理するものです。ネットは、同じカテゴリのメンバーに共有され、異なるカテゴリのメンバーと確実に区別できる不変の特徴を（多くの試行錯誤の末、エラー訂正フィードバックに導かれて）選択的に検出することによってこれを実現します。ネットは、他のすべての変化を分類とは無関係なものとして無視することを学習します。

神経データはCPと学習の相関関係を示す。^[27]脳から記録された事象関連電位の差は、被験者が見た刺激の知覚カテゴリーの差と相関関係にあることが分かっている。神経イメージング研究では、これらの効果はカテゴリーをうまく学習した被験者では特定の脳領域に局在し、さらには側方化しているのに対し、学習していない被験者では見られないことが分かっている。^{[28] [29]}

カテゴリー知覚は左前頭前野で識別され、音声単位の知覚を示しますが、左上側頭回の領域など、処理の初期段階にある後部領域ではそうではありません。^[30]

生得的 CP と学習的 CP はどちらも感覚運動効果です。圧縮/分離バイアスは感覚運動バイアスであり、学習的 CP の場合は生物の感覚運動ライフヒストリーの間、生得的 CP の場合は種の感覚運動ライフヒストリーの間を問わず、感覚運動に起源を持つと考えられます。ニューラル ネットのI/O モデルもこの事実と互換性があります。つまり、I/O バイアスは I/O 履歴に由来します。しかし、辞書のカテゴリのレパートリーを見ると、それらの多くが私たちの生涯で直接的な感覚運動履歴を持っていた可能性は非常に低く、祖先の生涯でそうであった可能性はさらに低いです。私たちのうち、実際にユニコーンを見たことがある人はどれくらいいるでしょうか。ユニコーンの絵は見たことがありますが、最初にその絵を描いた人は何を見たのでしょうか。また、私が描くことも見ることもできない (または味わうことも触れることもできない) カテゴリはどうでしょうか。善や真実などの最も抽象的なカテゴリはどうでしょうか。

我々のカテゴリーのいくつかは、直接的な感覚運動経験とは別の源から来ているに違いない。ここで、言語とウォーフ仮説に戻る。カテゴリーとそれに付随する CP は、言語のみで獲得できるのか？ここでも、ニューラル ネット シミュレーションの結果から、カテゴリー名のセットが直接的な感覚運動経験によって「グラウンディング」されると、それらはブール結合 (man = 男性 & 人間) やさらに高次の結合( bachelor = 未婚 & 男性) に組み合わせられることが示唆されている。これらの結合は、直接的な感覚運動検出器と同じように、より抽象的で高次のカテゴリーを選択するだけでなく、それらの CP 効果を継承し、独自の効果も生成する。Bachelor は、unmarried と man の圧縮/分離を継承し、さらに独自の分離/圧縮のレイヤーを追加する。^{[31] [32]}

これらの言語誘発性 CP 効果は、まだ人間を対象に直接実証されていない。これまでのところ、学習による CP と生来の感覚運動 CP のみが実証されている。^{[33] [34]}後者は、命名と分類が私たちの世界の認識を歪めるというウォーフの力を示している。これは、ウォーフ仮説が色彩用語で明らかに失敗していたこと（そしておそらくエスキモーの雪用語でも明らかに失敗していたこと^[35]）を回復させるのに十分であるが、それが単なる語彙効果ではなく本格的な言語効果であることを示すには、私たちの世界の認識は、物事の命名方法だけでなく、それらについて私たちが聞かされる内容によっても歪められる可能性があることを示さなければならない。

感情は人類の重要な特徴である。感情は抽象的な概念であり、顔の表情を見ることで最も簡単に観察できる。感情とカテゴリ知覚との関係は、顔の表情を使って研究されることが多い。^{[36] [37] [38] [39] [40]}顔には貴重な情報が大量に含まれます。^[38]

感情は互いに独立しているため、カテゴリーに分類されます。各感情には、別個で明確な一連の反応、結果、表現が伴います。感情を感じ、表現することは自然な現象であり、一部の感情では実際に普遍的な現象です。年齢、性別、人種、国、文化を超えて人類に普遍的であると考えられ、カテゴリー的に異なると考えられている6つの基本的な感情があります。これらの6つの基本的な感情は、幸福、嫌悪、悲しみ、驚き、怒り、恐怖です。^[​​39]個別感情アプローチによると、人々は感情の混合ではなく、1つの感情を経験し、他の感情は経験しません。^[39]感情的な顔の表情をカテゴリー的に認識するには、語彙のカテゴリーは必要ありません。^[39] これらの6つの感情のうち、幸福は最も簡単に識別できます。

表情を使った感情の認識には、カテゴリーの定義と境界（基本的には、1つの感情が終了し、次の感情が始まる「境界線」）に基づいて、わずかな性差が見られます^[ 36] 。怒りの感情は、男性が表現した場合の方が、より簡単かつ迅速に認識されます。しかし、幸福の感情を女性が表現した場合にも、同じ効果が見られます^[36] 。 これらの効果は、本質的に、2つの感情（怒りと幸福）のカテゴリーが、これらの特定の性別の他の特徴とより密接に関連しているために観察されます。

感情には言語的ラベルが付けられているが、感情をカテゴリー的に認識するのに必要なわけではない。乳児は言語が身につく前から感情的反応を区別できる。感情のカテゴリー的認識は「ハードワイヤードなメカニズム」による。^[39]特定の感情にラベルが付いていない文化でも、それを他の感情とは別個に独立した感情としてカテゴリー的に認識できるという言語的ラベルを示す追加証拠が存在する。^[39]感情をカテゴリーに認識する方法は、眼球運動の追跡を使用して研究されており、眼球運動の反応には眼球運動のみが必要で、それに続く言語的反応は必要ないため、言語的要求のない暗黙の反応が示された。^[37]

感情のカテゴリー的知覚は、共同処理の結果である場合もあります。他の要因がこの知覚に関与している場合もあります。感情表現と不変の特徴（比較的一貫性のある特徴）は、しばしば一緒に作用します。^[38]人種は、表現と連動してカテゴリー的知覚に寄与する不変の特徴の 1 つです。人種は社会的カテゴリーとも考えられます。^[38]感情のカテゴリー的知覚は、カテゴリー的知覚と次元的知覚の混合として見ることもできます。次元的知覚には視覚イメージが関与します。カテゴリー的知覚は、処理が次元的である場合でも発生します。^[40]

• シンボル接地問題

 この記事には、CC BY-SA 3.0 ライセンスで利用可能な Stevan Harnad のテキストが組み込まれています。テキストとそのリリースは、Wikimedia Volunteer Response Teamによって受信されています。詳細については、トークページを参照してください。

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