象徴的な記憶

アイコニック記憶は、視覚領域に関する視覚感覚記憶レジスタであり、視覚情報の急速に減衰する記憶です。これは視覚記憶システムの構成要素であり、視覚短期記憶^[1] (VSTM) と長期記憶(LTM) も含まれています。アイコニック記憶は、非常に短い (<1 秒)、カテゴリ化されていない、大容量の記憶ストアとして説明されています。^{[2] [3]}アイコニック記憶は、非常に短い時間で視覚知覚全体を首尾一貫した表現にすることで、VSTM に貢献します。アイコニック記憶は、変化の盲目やサッカード中の経験の連続性などの現象を説明するのに役立ちます。アイコニック記憶は、もはや単一の実体とは考えられておらず、少なくとも 2 つの異なるコンポーネントで構成されています。^[4] スパーリングの部分報告パラダイムなどの古典的な実験や現代の技術は、この SM ストアの性質に関する洞察を提供し続けています。

物体が物理的に消えた後にその物体の生理学的イメージが持続的に現れることは、歴史を通じて多くの人々によって観察されてきた。この現象に関する最も古い文献の1つは、夢の経験には残像が関係していると提唱したアリストテレスによるものである。 ^[5] 1700年代と1800年代には、素早く動く棒の先で燃えさしが作る光の軌跡を自然に観察したことが研究者の興味を掻き立てた。彼らはこの現象に関する実証研究を始めた最初の人々となった。 ^{[5]この現象は後に}可視持続性として知られるようになった。^{[4] 1900年代には、}視覚的短期記憶（VSTM）における視覚情報のカテゴリ前表現としての仮説的な役割により、記憶における可視持続性の役割が注目を集めた。1960年、ジョージ・スパーリングは視覚感覚記憶の存在と、容量や持続時間などの特性を確認するために、古典的な部分報告実験を開始した。^[2]ウルリック・ナイサーが、この急速に減衰する記憶貯蔵庫をアイコニック記憶と名付けたのは、1967年になってからである。^[6]スパーリングの最初の実験から約20年後、視覚感覚記憶の2つの別々の要素、視覚持続性と情報持続性が出現し始めた。 スパーリングの実験は主に刺激に関連する情報をテストしたが、コルトハートなどの他の実験は視覚持続性の直接テストを行った。^[4] 1978年、ディ・ロロは視覚感覚記憶の2状態モデルを提唱した。^[7]歴史を通じて議論されてきたが、アイコニック記憶に関する現在の理解では、視覚持続性と情報持続性は明確に区別されており、これらはテスト方法が異なり、根本的に異なる特性を持っている。 アイコニック記憶の基礎となる情報持続性は、前カテゴリ感覚貯蔵庫としての視覚短期記憶に大きく貢献していると考えられている。^{[4] [8]} 同様の記憶領域が、音の一時倉庫として機能している。^[9]

象徴記憶の 2 つの主な構成要素は、視覚的持続性と情報的持続性です。1 つ目は、感覚システムによって作成された物理的イメージの比較的短い (150 ミリ秒) プレカテゴリカル視覚表現です。これは、個人が見て認識しているものの「スナップショット」になります。2 つ目の構成要素は、視覚イメージをポストカテゴリカル情報にコード化したものを表す、より長持ちする記憶ストアです。これは、脳によって取り込まれて処理される「生データ」になります。3 つ目の構成要素として、神経的持続性、つまり視覚システムの物理的活動と記録も考えられます。^{[4] [10]神経的持続性は、通常、} EEGやfMRIなどの神経科学的手法によって表されます。

視覚的持続性は、視覚イメージが物理的に消えた後も存在し続けるという現象的印象である。これは神経的持続性の副産物と考えることができる。視覚的持続性は、情報的持続性よりも刺激の物理的パラメータに敏感であり、それが 2 つの主要な特性に反映されている。^[4]

1. 視覚的持続時間は刺激の持続時間と反比例します。つまり、物理的刺激が長く提示されるほど、視覚イメージが記憶から消える時間が早くなります。
2. 可視持続時間は、刺激の輝度と反比例関係にある。刺激の輝度、つまり明るさが増加すると、可視持続時間は減少する。^[3]神経系の関与により、可視持続時間は光受容体の生理機能と視覚皮質のさまざまな細胞の活性化に大きく依存する。この可視表現はマスキング効果の影響を受け、刺激のオフセット中または直後に干渉刺激を提示すると、刺激を記憶する能力が妨げられる。^[11]

可視持続の持続時間を特定するために、さまざまな手法が使用されてきた。刺激持続時間法は、プローブ刺激（聴覚「クリック」）が開始と同時に提示され、別の試行では視覚表示の終了と同時に提示される。その差は可視記憶の持続時間を表し、約 100 ～ 200 ミリ秒であることがわかった。^[11]一方、現象的連続性と可動スリット法は、可視持続時間を 300 ミリ秒と推定した。^[12]最初のパラダイムでは、画像は不連続に提示され、提示の間には空白期間がある。持続時間が十分に短ければ、被験者は連続した画像を知覚する。同様に、可動スリット法も、被験者が連続した画像を観察することを基本としている。刺激全体を点滅させるのではなく、画像の非常に狭い部分、つまり「スリット」のみを表示する。スリットが正しい速度で振動すると、完全な画像が見える。

可視持続性の根底にあるのは、視覚感覚経路の神経持続性である。長期にわたる視覚表現は、網膜の光受容体の活性化から始まる。桿体と錐体の両方の活性化は、刺激の物理的消失を超えて持続することがわかっているが、桿体系は錐体系よりも長く持続する。^[13]持続的な可視画像に関与する他の細胞には、M網膜神経節細胞とP網膜神経節細胞がある。M細胞（一過性細胞）は、刺激の開始と刺激の消失の間だけ活動する。P細胞（持続細胞）は、刺激の開始、持続、消失の間、継続的に活動する。^{[13] [14]}視覚画像の皮質持続性は、視覚情報の処理を担う後頭葉の一次視覚皮質（V1）で発見されている。 ^{[13] [15]}

情報持続性は、物理的にオフセットされた後も持続する刺激に関する情報を表します。これは本質的に視覚的ですが、目に見えません。^[8] Sperling の実験は情報持続性のテストでした。^[4]刺激の持続時間は、情報持続性の持続時間の主な要因です。刺激の持続時間が長くなると、視覚コードの持続時間も長くなります。^[16]情報持続性によって表される非視覚的要素には、画像の抽象的な特徴と空間的な位置が含まれます。情報持続性の性質上、可視持続性とは異なり、マスキング効果の影響を受けません。^[11] このアイコニック メモリの要素の特性は、VSTM が統合のために情報にアクセスできるポストカテゴリカル メモリ ストアを表す上で重要な役割を果たしていることを示唆しています。^[8]

可視持続性に比べて情報持続性の神経表現に関する研究は少ないものの、新しい電気生理学的手法により、関与する皮質領域が明らかになり始めています。可視持続性とは異なり、情報持続性は視覚皮質を超えた高次の視覚領域に依存していると考えられています。腹側視覚路の一部である前上側頭溝(STS) は、マカクザルにおいて象徴記憶課題中に活性化することが分かりました。^[要出典]この脳領域は、物体認識および物体同一性と関連しています。象徴記憶の変化検出における役割は、中後頭回 (MOG) の活性化と関連しています。MOG の活性化は約 2000 ミリ秒持続することが分かり、象徴記憶の持続時間が現在考えられているよりも長い可能性があることを示唆しています。象徴記憶は、遺伝学や脳で生成されるタンパク質の影響も受けます。脳由来神経栄養因子(BDNF) は、神経成長因子のニューロトロフィンファミリーの一部です。 BDNFをコードするBDNF遺伝子の変異を持つ人は、情報の持続期間が短くなり、安定性が低下することが示されています。^[17]

アイコニックメモリは、視覚情報のスムーズな流れを脳に提供し、VSTMによって長期間にわたって抽出され、より安定した形式に統合されます。アイコニックメモリの重要な役割の1つは、動きの知覚を助ける視覚環境の変化の検出に関係しています。^[18]

アイコニック記憶は、例えば映画を観ているときのように、連続した画像の流れに沿って視覚情報を統合することを可能にする。一次視覚野では、新しい刺激は以前の刺激に関する情報を消去しない。その代わりに、最も最近の刺激に対する反応には、この刺激と前の刺激の両方についてほぼ同じ量の情報が含まれている。^[15]このワンバック記憶は、アイコニック記憶とマスキング効果の両方の統合プロセスの主な基盤である可能性がある。具体的な結果は、2 つの後続のコンポーネント画像 (つまり、「アイコン」) が、分離されているとき (マスキング) のみに意味があるか、または重ねられているとき (統合) のみに意味があるかによって決まる。

視覚的シーンの変化を検出する能力において、アイコニック記憶における短い表現が重要な役割を果たすと考えられています。変化の盲視という現象は、アイコニック記憶の記憶の本質と視覚におけるその役割についての洞察をもたらしました。変化の盲視とは、非常に短い空白期間、つまり刺激間間隔(ISI) で区切られた 2 つの連続するシーンの違いを検出できないことを指します。^[19]そのため、変化の盲視はアイコニック記憶のわずかな欠落と定義できます。^[20]シーンが ISI なしで提示されると、変化は簡単に検出できます。シーンの詳細な記憶が各 ISI によってアイコニック記憶から消去され、記憶にアクセスできなくなると考えられています。これにより、連続するシーンを比較する能力が低下します。^[19]

眼球運動中の経験の連続性を保つために、アイコニック記憶が役割を果たしていると示唆されている。^[21]これらの急速な眼球運動は約30msで起こり、各注視は約300ms続く。しかし、研究では、眼球運動間の情報の記憶は、アイコニック記憶ではなくVSTMに大きく依存していることが示唆されている。眼球運動を介した記憶に寄与するのではなく、アイコニック記憶に保存された情報は、眼球運動中に実際に消去されると考えられている。同様の現象がまばたきの際にも起こり、自動的および意図的なまばたきの両方がアイコニック記憶に保存された情報を妨害する。^[22]

象徴的記憶の発達は出生時に始まり、一次視覚系と二次視覚系の発達に伴って継続する。生後6か月までに、乳児の象徴的記憶容量は成人のそれに近づく。^[23] 5歳までに、子供は成人と同じ無限の象徴的記憶容量を発達させる。^[要出典]ただし、情報の持続時間は5歳での約200ミリ秒から、成人（11歳以上）では漸近レベルである1000ミリ秒まで増加する。視覚的持続時間は加齢とともにわずかに減少する。20代前半の人と60代後半の人を比較すると、約20ミリ秒の減少が観察されている。^[24]生涯を通じて、海馬や連合皮質領域の損傷により、エピソード記憶（人、場所、およびその状況に関する自伝的記憶）や作業記憶（STMの能動的な処理要素）のエラーなどの軽度認知障害（MCI）を発症する可能性がある。エピソード記憶とは、人が語ることができる自伝的な出来事である。MCI の患者は、アイコニック記憶の容量と持続時間が低下することがわかっている。MCI の患者におけるアイコニック記憶障害は、後年アルツハイマー病や認知症などのより重篤な障害の発症の予測因子として使用できる可能性がある。これまでの研究では、グルココルチコイドが高次認知機能に影響を及ぼすことに密接に関連していることが示されている。グルココルチコイドへの曝露は重度の記憶回復障害を引き起こし、アイコニック記憶の減衰を明確に促進する。これは、刺激処理の初期段階で一時的な神経反応を変化させることにより、感覚情報の能動的な維持と記憶を低下させる。^[25]コルチゾールレベルの上昇は、アイコニック記憶の減衰の加速とトップダウン処理障害にも関連しており、認知症やアルツハイマー病を発症するリスクが高くなります。^[26]

これまで、アイコニック記憶の形成は注意を必要とせず、つかの間のものだと説明されてきたが、最近の研究では、実際には注意が必要であることがわかっている。注意の焦点が注意負荷に適切に対応していない場合、IM はより速い速度で減衰することがわかっている。これにより、ワーキングメモリに運ばれる情報をより正確に保持することができる。^[27]アイコニック記憶の減衰は、視覚刺激がなくなった後に急速に起こることがわかっている。能動的な検索がなければ、アイコニック記憶は平均して 0.5 秒以内に消える。視覚ワーキングメモリの段階的減衰の理論では、刺激がアイコニックメモリに記憶される正確さは時間の経過とともに低下すると主張している。しかし、感覚記憶に保存された情報は指数関数的な減衰を促進すると考えられている。^{[28] [29]}

1960年、ジョージ・スパーリングは、部分報告パラダイムを使用してVSTMの二部モデルを調査した最初の人物となった。^[2] 1960年のスパーリングの最初の実験では、観察者に、次のような3x3または3x4の英数字の配列からなるタキストスコピック視覚刺激が短時間（50ミリ秒）提示された。

P Y F G

V J S A

D H B U

想起は、刺激の終了に続く手がかりに基づいており、被験者は最初の表示から特定の文字行を想起するように指示されました。記憶のパフォーマンスは、全体報告と部分報告の 2 つの条件下で比較されました。

全体報告条件では、参加者は元の表示からできるだけ多くの要素を適切な空間位置で思い出す必要がありました。参加者は通常、12文字の表示から3〜5文字を思い出すことができました（約35％）。^[2]これは、全体報告が4〜5項目の容量を持つ記憶システムによって制限されていることを示唆しています。

部分報告条件では、参加者は手がかり想起を使用して視覚表示から文字のサブセットを識別する必要がありました。手がかりは、刺激のオフセット後にさまざまな時間間隔（約50ミリ秒）で鳴る音でした。音の周波数（高、中、または低）は、ディスプレイ内のどの文字セットを報告するかを示しました。参加者はどの行が想起の手がかりになるかを知らなかったため、部分報告条件でのパフォーマンスは、ディスプレイ全体に対する観察者の記憶のランダムサンプルと見なすことができます。このタイプのサンプリングにより、刺激のオフセット直後、参加者は試行の75％で特定の行（9文字の3x3グリッドから）を思い出すことができたことが明らかになりました。これは、視覚表示全体の75％（9文字の75％）が記憶にアクセス可能であることを示唆しています。^[2] これは、フルレポート試行から得られたアイコニックメモリの仮説上の容量の劇的な増加です。

スパーリングの部分報告法の小さなバリエーションで、同様の結果が得られたのは、検索の手がかりとして聴覚音の代わりに視覚バーマーカーを使用したことである。この変更では、参加者は50ミリ秒間、2列8文字の視覚表示を与えられた。プローブは、文字の位置の上または下に配置された視覚バーであり、配列のオフセットと同時に配置された。参加者は、指定された文字を思い出すように求められたとき、平均65％の正確さを示した。^[30]

ディスプレイの終了と聴覚キューの間の時間を変化させることで、Sperling は感覚記憶の時間経過を推定することができました。Sperling は、刺激終了直後から 150、500、または 1000 ミリ秒後に音の提示を変化させることで、元の手順から逸脱しました。この手法を使用すると、刺激ディスプレイの初期記憶は、ディスプレイ終了後に急速に減衰することが分かりました。刺激終了から約 1000 ミリ秒後、部分報告と全報告の条件で記憶に違いはありませんでした。全体として、部分報告を使用した実験は、ディスプレイ終了から約 1000 ミリ秒後に急速に減衰する感覚痕跡の証拠を提供しました^{[2] [30] [31]}

マスキングの効果は、文字の周囲に円を描き、それを想起の手がかりとして用いることで確認された。^[32]円を視覚刺激の開始前または刺激の終了と同時に提示した場合、想起はバーや音を使用した場合と同等であった。しかし、刺激終了から100ms後に円を手がかりとして用いた場合、想起の正確性は低下した。円の提示の遅延が長くなると、正確性は再び向上した。この現象はメタコントラストマスキングの一例である。マスキングは、ランダムな線などの画像が刺激終了直後に提示された場合にも観察された。^[33]

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