カクテルパーティー効果

カクテルパーティー効果とは、脳が人の注意を特定の刺激（通常は聴覚刺激）に集中させる現象である。この集中により、他のさまざまな刺激が意識から排除される。例えば、パーティー参加者が騒がしい部屋で一つの会話に集中する場合などである。^{[ 1 ] [ 2 ]}この能力は人間に広く分布しており、ほとんどの聞き手は、耳で感知した音の全体をさまざまな音の流れに分け、その後、どの音の流れが最も重要かを判断し、他のすべての音、またはほとんどの音を排除することができる。^{[ 3 ]}

人の感覚記憶は、無意識のうちにすべての刺激を解析し、その顕著性に応じてこれらの感覚の個々の部分を識別すると提唱されている。^{[ 4 ]}これにより、ほとんどの人は他のすべての声を無視しながら、1つの声に容易に集中することができる。この現象はしばしば「選択的注意」または「選択的聴覚」と表現される。また、注意を払っていない刺激から発生する重要な単語をすぐに検出できる場合、たとえば、さまざまな聴覚入力の中から自分の名前を聞く場合など、同様の現象を説明することもできる。^{[ 5 ] [ 6 ]}

このように刺激を分離する能力が欠けている人は、しばしばカクテルパーティー問題^{[ 7 ]}またはカクテルパーティー難聴^{[ 8 ]}を示すと言われます。これは聴覚処理障害またはキング・コペツキー症候群とも呼ばれます。

カクテルパーティー効果に関する聴覚的注意は主に聴覚皮質の非一次領域である上側頭回左半球で発生します。下前頭回、上頭頂溝、および頭頂間溝を含む前頭頭頂ネットワークも、注意の切り替え、音声処理、および注意制御の行為に関与しています。^{[ 9 ] [ 10 ]}ターゲットストリーム（より重要な情報に注意が向けられている）と競合/干渉ストリームの両方は、左半球内の同じ経路で処理されますが、fMRIスキャンでは、ターゲットストリームは競合ストリームよりも多くの注意を払って処理されることが示されています。^{[ 11 ]}

さらに、競合する刺激ストリーム（通常は重要な価値を持つ）が発生すると、ターゲットストリームに対する上側頭回（STG）の活動は減少/妨害される。「カクテルパーティー効果」、つまり複数の話者がいる状況で重要な刺激を検出する能力は、「カクテルパーティー問題」とも呼ばれている。これは、選択的に同時に注意を向ける能力が、神経学的レベルで注意の有効性を妨げるためである。^{[ 11 ]}

カクテルパーティー効果は両耳で聞く必要があるバイノーラル効果として最もよく機能します。片耳しか機能していない人は、両耳が正常に機能している人よりも、干渉するノイズに気を取られやすいようです。^{[ 12 ]}両耳を使う利点は、音源の定位と部分的に関連している可能性があります。聴覚系は、少なくとも2つの音源を定位し、これらの音源に正しい特性を同時に割り当てることができます。聴覚系が音源を定位するとすぐに、干渉する音源の混合物からこの音源の信号を抽出できます。^{[ 13 ]}しかし、このバイノーラル効果の多くは、より良い耳でのリスニングとバイノーラルアンマスキングという2つのプロセスに起因する可能性があります。^{[ 12 ]}より良い耳でのリスニングは、両耳で利用可能な2つの信号対雑音比のうち、より良い方を利用するプロセスです。バイノーラルアンマスキングは、ノイズから信号を抽出するために、両耳からの情報を組み合わせるプロセスです。

1950年代初頭、初期の注意に関する研究の多くは、航空管制官が直面した問題に遡ることができます。当時、管制官は管制塔の拡声器を通してパイロットからのメッセージを受け取っていました。1つの拡声器から多くのパイロットの声が混ざり合って聞こえるため、管制官の作業は非常に困難でした。^{[ 14 ]}この効果は、 1953年にコリン・チェリーによって初めて定義され、「カクテルパーティー問題」と名付けられました。 ^{[ 7 ]} チェリーは、参加者が1つの拡声器から同時に2つの異なるメッセージを聞き、それらを分離しようとする注意実験を行いました。これは後に二分聴取課題と呼ばれるようになりました。^{[ 15 ]}彼の研究は、背景雑音から音を分離する能力は、話者の性別、音の方向、ピッチ、話の速度など、多くの変数によって影響を受けることを明らかにしています。^{[ 7 ]}

チェリーは、人々が他の声や雑音の中でどのように特定のメッセージに選択的に注意を向けるかをさらに研究するために、シャドーイング課題を開発しました。シャドーイング課題では、参加者は左右の耳に異なるメッセージを提示する特別なヘッドセットを装着します。参加者は、指定された耳（チャネルと呼ばれる）で聞こえるメッセージ（シャドーイングと呼ばれる）を声に出して繰り返すように求められます。 ^{[ 15 ]}チェリーは、参加者が注意を払っていないチャネル、つまりシャドーイングしていないチャネルから自分の名前を検出できることを発見しました。^{[ 16 ]}チェリーのシャドーイング課題を用いた後の研究は、1959年にネヴィル・モレーによって行われました。彼は、主観的に「重要」なメッセージを除いて、拒否されたメッセージのほとんどは設定されたブロックを突破できないと結論付けることができました。^{[ 16 ]}

選択的注意はあらゆる年齢で見られます。乳児期から、赤ちゃんは両親の声など、聞き慣れた音の方に頭を向け始めます。^{[ 17 ]}これは、乳児が環境内の特定の刺激に選択的に注意を向けていることを示しています。選択的注意に関するレビューによると、乳児は大人のトーンの話し言葉よりも「赤ちゃん言葉」を好みます。^{[ 15 ] [ 17 ]}この好みは、乳児が話し声のトーンの物理的な変化を認識できることを示しています。背景雑音の中でトーンなどの物理的な違いに気づく精度は、時間とともに向上します。^{[ 17 ]} 乳児は、自分の名前のようなものが馴染みのあるものではあっても、幼い年齢ではそれ以上の意味を持たないため、刺激を単純に無視するかもしれません。研究によると、乳児は、気が散る雑音の中で提示されている音が自分の名前であることを理解していないため、反応しません。^{[ 18 ]}注意を向けない刺激をフィルタリングする能力は、青年期にピークを迎えます。カクテルパーティー現象に関して言えば、高齢者は、主観的に重要なメッセージなどの競合する刺激が背景雑音を構成している場合、若年者よりも一つの会話に集中するのが難しい。^{[ 17 ]}

人々の注意を引くメッセージの例としては、個人名やタブー語が挙げられます。^{[ 19 ]} 自分の名前に選択的に注意を向ける能力は、生後5ヶ月の乳児にも見られ、13ヶ月までに完全に発達するようです。^{[ 18 ]}この分野の複数の専門家とともに、アン・トライスマンは、人々は名前のような個人的に重要な単語を検出するように常に準備されており、識別をトリガーするために他の単語よりも少ない知覚情報で済む可能性があると理論付けています。^{[ 20 ]} タブー語には性的に露骨な内容が含まれていることが多く、人々の警戒システムを引き起こし、シャドーイング課題のパフォーマンス低下につながります。^{[ 21 ]}タブー語は、言語の理解を伴う強力な語彙を発達させるまでは、子供の選択的注意に影響を与えません。

年齢を重ねるにつれて、選択的注意は揺らぎ始めます。高齢者は会話の流れを区別するのに長い潜伏期間を要しますが、これは一般的に、加齢とともに全般的な認知能力が低下し始めること（記憶、視覚認知、高次機能など）に起因すると考えられています。^{[ 9 ] [ 22 ]}

さらに最近では、カクテルパーティー問題の研究に最新の神経科学技術が応用されています。このような研究を行っている著名な研究者の例としては、脳波記録法を用いたエドワード・チャン、ニマ・メスガラニ、チャールズ・シュローダー、脳磁図法を用いたジョナサン・サイモン、ムニャ・エルヒラリ、エイドリアン・KC・リー、シハブ・シャンマ、バーバラ・シン・カニンガム、ダニエル・バルダウフ、ユルキ・アヴェニネン、脳波記録法を用いたユルキ・アヴェニネン、エドモンド・ラロー、バーバラ・シン・カニンガム、機能的磁気共鳴画像法を用いたユルキ・アヴェニネン、リー・M・ミラーなどが挙げられます。

提示された情報すべてを処理できるわけではありません。理論的には、注意を向ける対象の選択はランダムまたは非ランダムである可能性があります。^{[ 23 ]}例えば、運転中、ドライバーは周囲の他の刺激ではなく信号機に集中することができます。このような場合、提示された刺激のどの部分が重要かを選択することが必須となります。心理学における基本的な疑問は、この選択がいつ行われるかということです。^{[ 15 ]} この問題は、早期選択と後期選択の論争に発展しました。この論争の根拠は、チェリーの二耳聴取実験にあります。参加者は、注意を向けていないチャネルで、話者のピッチや性別の変化などの物理的な変化や、自分の名前などの刺激に気づくことができました。これにより、注意を向けていないメッセージの意味、つまり意味論が選択の前に処理されるかどうかという疑問が生じました。^{[ 15 ]}早期選択注意モデルでは、選択が行われる前に処理される情報は非常に少ないです。後期選択注意モデルでは、意味論などのより多くの情報が選択が行われる前に処理されます。^{[ 23 ]}

いくつかの研究では、カクテルパーティー効果は単なる聴覚現象ではなく、視覚情報をテストした場合にも同様の効果が得られる可能性があることが示されています。たとえば、Shapiro らは視覚課題で「自分の名前効果」を実証しました。被験者は、注意を向けない刺激として提示された自分の名前を容易に認識することができました。^{[ 35 ]}彼らは、Treisman モデルや Deutsch-Norman モデルなどの注意の後期選択モデルに沿った立場を取り、早期選択ではこのような現象を説明できないことを示唆しました。この効果が発生するメカニズムは説明されていません。

カエル、昆虫、鳴き鳥など、コーラスでコミュニケーションをとる動物や、音響でコミュニケーションをとる他の動物は、複数の信号や鳴き声が同時に発生するため、カクテルパーティー効果を経験することができます。人間の場合と同様に、音響による媒介によって、動物は環境内で必要なものを聞き取ることができます。ツバメ、イワツバメ、キングペンギンの場合、音響による媒介によって、騒がしい環境でも親子の認識が可能になります。両生類もこの効果を示しており、カエルにその例が見られます。メスのカエルはオスの求愛の鳴き声を聞き分けることができ、オスは他のオスの攻撃の鳴き声を媒介することができます。^{[ 36 ]}音響信号がさまざまな種の間で進化した理由については、2つの主要な理論があります。受信者心理学では、音響信号の発達は神経系と神経系が使用する処理戦略に遡ることができるとされています。具体的には、聴覚シーン分析の生理学が、種が音を解釈し、そこから意味を得る方法にどのように影響するかということです。コミュニケーションネットワーク理論によれば、動物は同種の他の個体間の信号を盗聴することで情報を得ることができる。これは特に鳴禽類に当てはまる。^{[ 36 ]}

ノイズキャンセリングヘッドホンなどの聴覚デバイスは、カクテルパーティーの問題に対処するために設計されています。^{[ 37 ] [ 38 ]}これらのタイプのデバイスは、装着者に周囲の音源をある程度制御する機能を提供する可能性があります。^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]}

ターゲット音声聴覚のような深層学習ヘッドホンシステムは、複数の話者と背景雑音のある混雑した部屋で、装着者がターゲットの人物の声を聞き取れるようにするために提案されている。^{[ 37 ]}この技術は、リアルタイムニューラルネットワークを使用して、登録されたターゲット話者の音声特性を学習し、その後、他の話者や雑音を抑制しながら、その話者の音声に焦点を当てるために使用する。^{[ 39 ] [ 42 ]}セマンティック聴覚ヘッドセットもニューラルネットワークを使用して、装着者が意味記述に基づいて、鳥のさえずりやアラームの音などの特定の音を聞き取れるようにし、周囲の他の環境音を抑制する。^{[ 38 ]}リアルタイムニューラルネットワークは、ヘッドセット上にプログラム可能なサウンドバブルを作成するためにも使用されており、バブル内のすべての話者が聞こえるようにし、バブル外の話者や雑音を抑制する。^{[ 43 ] [ 41 ]}

これらの機器は、難聴、感覚処理障害、ミソフォニア（音嫌悪症）を持つ人々だけでなく、医療や軍隊での仕事、あるいは工場や建設作業員など、仕事で集中して聞く必要がある人々にも役立つ可能性がある。