マイケル・グラツィアーノ

マイケル・スティーブン・アンソニー・グラツィアーノ（1967年5月22日生まれ^[1]）は、アメリカの科学者、小説家であり、現在はプリンストン大学で心理学と神経科学の教授を務めている。^[2]彼の科学的研究は、意識の脳基盤に焦点を当てている。彼は「注意スキーマ」理論を提唱しており、これは脳が意識という特性を自分自身に帰属させる方法と、それがどのような適応上の利点をもたらすかを説明するものである。^{[3] [4]}彼の以前の研究は、大脳皮質が身体の周囲の空間をモニターし^{[5] [6] [7] [8] [9] [10] [11]}その空間内での動きを制御する方法に焦点を当てていた。^{[12] [13] [14 ] [ 15] [16] [17] [18] [19]}彼は、運動皮質にある身体の古典的な地図であるホムンクルスは正しくなく、行動レパートリーを構成する複雑な動作の地図として説明した方がよいと示唆している。^{[20]このテーマに関する彼の出版物は}神経科学者の間で広範囲に影響を与えたが、論争も引き起こした。^{[21] [22] [23]}彼の小説^{[24] [25]は部分的に彼の心理学のバックグラウンドに依存しており、}シュルレアリスムや魔術的リアリズムで知られている。^{[26] [27] [28]グラツィアーノは交響曲[29]}や弦楽四重奏曲などの音楽も作曲している。^[30]

グラツィアーノは 1967 年にコネチカット州ブリッジポートで生まれ、幼少期をニューヨーク州バッファローで過ごしました。1989 年にプリンストン大学で心理学の学士号を取得しました。1989 年から 1991 年にかけて MIT の神経科学大学院に通い、その後プリンストン大学に戻り、1996 年に神経科学と心理学の博士号を取得しました。プリンストン大学ではポスドク研究員として、その後神経科学と心理学の教授として勤務しました。

グラツィアーノは、霊長類の脳のニューロンが身体周囲の空間をコード化する方法、運動皮質が複雑な動きを制御する方法、意識のニューロン基盤の可能性という、神経科学の 3 つの分野で貢献しました。これらの貢献については、次のセクションで詳しく説明します。

1990年代、グラツィアーノはチャールズ・グロスとともに、サルの脳にある多感覚ニューロン群の特性について説明した。ヒヴァリネンら^{[31] [32]}とリゾラッティら^{[33] [34]}の研究を基に、グラツィアーノとグロスは、身体のすぐ周囲の空間をコード化していると思われる脳領域のネットワークについて説明した。^{[7] [8] [9] [10] [11]}

各多感覚ニューロンは、体表面の特定の「触覚受容野」内の触覚に反応しました。各ニューロンは、触覚受容野の近くまたは触覚受容野に近づいている視覚刺激にも反応しました。したがって、「視覚受容野」は、関連する体の部位に取り付けられた近くの空間の領域でした。一部のニューロンは触覚受容野近くの音源に反応しました。^[7]一部のニューロンは記憶的にも反応し、体の一部が空間を移動して暗闇の中で物体の記憶された場所に近づくとアクティブになります。^[8]したがって、これらの多感覚ニューロンの活動は、物体が感じられたか、見られたか、聞いたか、または記憶されたかに関係なく、物体が体の一部に近づいたり触れたりしていることを知らせました。

これらの多感覚ニューロンの電気刺激は、ほとんどの場合、ひるむ、ブロックする、または防御する行動に似た複雑で協調的な動きを引き起こしました。^{[16] [17] [18] [19]}これらのニューロンの化学的抑制は、防御反応が抑制される「鋼鉄の神経」状態を生み出しました。^[16]これらのニューロンの化学的強化は、「スーパーひるむ」状態を生み出し、物体が顔に向かってゆっくりと動くなどのどんな軽い刺激でも、本格的なひるむ反応を引き起こしました。^[16]

グラツィアーノの解釈では^[35] 、これらの多感覚ニューロンは、身体の近くの空間をコード化し、安全余裕を計算し、撤退またはブロック動作に重点を置いて近くの物体との関係で動作を調整するのに役立つ、特殊な脳全体のネットワークを形成します。微妙なレベルの活性化は、衝突を避けるために進行中の行動にバイアスをかける可能性がありますが、強いレベルの活性化は明らかに明白な防御行動を引き起こします。

パーソナルスペースをコード化するニューロンは、パーソナルスペースという心理的現象のニューロン基盤も提供する可能性がある。^[35]ホールによって説明されたパーソナルスペース^[36]は、各人の周囲にある、他の人の侵入から保護された柔軟な空間の泡である。

ペリパーソナルニューロンは、1911年にヘッドとホームズによって初めて存在が提唱された身体の内部計算モデルであるボディースキーマ^{[37]においても中心的な役割を果たしている可能性がある。[38]}

2000年代にグラツィアーノの研究室は、運動皮質には、ペンフィールドの運動ホムンクルスの説明などの古典的な説明にあるような、身体の筋肉の単純な地図が含まれていない可能性があることを示唆する証拠を得ました。^[39]代わりに、運動皮質には、典型的な運動レパートリーを構成する、協調的で行動的に有用な動作のマッピングが含まれている可能性があります。

グラツィアーノと同僚は、初期の実験で、サルの運動皮質に電気微小刺激を使用しました。^{[15] [19]}運動皮質に対するこれまでのプロトコルのほとんどは、100分の1秒などの非常に短い刺激を使用していました。グラツィアーノは、サルが手を伸ばしてつかむのに通常かかる時間に合わせるために、行動に関連した時間スケールで毎回0.5秒間刺激を与えました。グラツィアーノの実験で行われたより長い刺激列は、多くの関節を含む複雑な動きを誘発し、動物の行動レパートリーの動きに似ていました。

たとえば、ある部位を刺激すると、必ず手が閉じて握り、腕が口に近づき、口が開きます。別の部位を刺激すると、必ず握りが開き、手のひらが体から離れて腕が伸び、サルが物体をつかもうとしているかのようになります。他の部位は、他の複雑な動きを引き起こします。動物の行動レパートリーは、皮質シート上にレンダリングされているようです。

この初期の研究は、行動の時間スケールで刺激を与える方法が原因で物議を醸した。この方法は、他の脳領域の研究には使用されていたものの、運動皮質の研究では一般的に使用されていなかった^{[40] 。 [20]}この論争により、行動マップの研究に使用される他の方法が部分的に妨げられた可能性がある。^[20]たとえば、計算モデル^[12]は、サルの複雑な動作レパートリーを平坦なマップに配置し、類似の動作を互いに近くで表すと、マップがサルの運動皮質の既知の配置に非常に似ていることを示している。

グラツィアーノの提案では、運動皮質の複雑性の多くは、身体の重なり合う地図や、多少異なる特性が混在する複数の領域など、それぞれが特殊な計算要件を持つ運動レパートリーの多くの部分を表現した結果である可能性がある。グラツィアーノ^[20]は、アクションマップの見方は、運動皮質を異なる機能を持つ一連のフィールドと見なす従来の見方と矛盾しないことを示唆している。むしろ、アクションマップは、運動皮質が機能的に異なるフィールドに分割されている理由と、フィールドが空間的に配置されている理由を説明するのに役立つ可能性がある。

その後、他の研究者らは、サル、原猿、ネコ、およびネズミの運動皮質領域に同様の行動学的組織を発見した。^{[21] [22] [41] [42] [43]}それにもかかわらず、運動皮質に運動レパートリーが含まれているという考えを直接検証した研究では、この仮説は裏付けられていない。^[23]前肢の初期位置を変えても、運動皮質ポイントの微小刺激によって誘発される筋肉の相乗効果は変化しない。その結果、誘発される運動は、変動性を伴いながらも、ほぼ同じ最終終点と姿勢に到達する。^[23]しかし、運動の軌道は、初期の四肢姿勢と足の開始位置によって大きく異なる。誘発される運動の軌道は、前肢が地面に対して垂直に垂れ下がっているとき（つまり、重力と平衡状態にあるとき）に最も自然である。他の開始位置では、運動は自然には見えない。足の軌道は方向転換や反転を伴って湾曲しており、重力が運動に受動的に及ぼす影響は明らかである。これらの観察結果から、皮質点の出力は静止位置から一見協調した四肢運動を誘発するが、特定の運動方向や他の初期位置から制御された軌道を特定するものではないことがわかった。したがって、自然条件下では、制御された運動は多数の皮質点の協調的な活性化に依存し、運動皮質活動の最終地点で終了し、四肢を空間的な位置に保持する必要がある。^[23]

2010年以来、グラツィアーノの研究室は意識の脳基盤を研究してきました。グラツィアーノ^{[44] [45]}は、脳内の特殊な機械が意識の特徴を計算し、それを社会的文脈における他の人々に帰属させると提唱しました。その仮説では、同じ機械が意識の特徴を自分自身にも帰属させます。その機械が損傷すると、自分の意識が乱れます。

注意スキーマ理論(AST) は、情報処理マシンが人間と同じように行動できる理由を説明しようとしており、情報処理マシンには意識があると主張し、人間と同じように意識を説明し、単なる情報処理を超えた内部の魔法があると主張していますが、実際にはそうではありません。AST は現在、国際的な Astound プロジェクトの作業を通じて人工知能システムに組み込まれています。

提案された AST は、2 つの過去の調査結果に部分的に基づいています。

まず、社会的知覚では、他人の心のモデルを構築するため、皮質の特定の領域が活用される。^{[46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53]}これらの領域には、特に右半球に重点を置いた上側頭溝（STS）と側頭頭頂接合部（TPJ）が含まれる。

第二に、皮質の同じ領域が損傷すると、周囲の出来事や物体に対する認識が壊滅的に損なわれます。臨床症候群である半側空間無視、つまり空間の片側に対する認識の喪失は、右半球のTPJまたはSTSの損傷後に特に深刻になります。^{[54] [55]}

これら 2 つの以前の発見を組み合わせると、意識は脳内のエキスパート システムによって構築された計算された機能であり、少なくとも部分的に TPJ と STS が重複している可能性があるという提案に至りました。この提案では、意識という機能は、社会的知覚の文脈で他の人に帰属することができます。また、自分自身に帰属することもでき、実質的には自分自身の意識を作り出します。

なぜ意識という特徴を構築し、それを他の人に帰属させるのでしょうか。他の人の行動を理解し予測するためには、他の人の注意状態を監視することが有用です。注意とは、脳内の一部の信号が他の信号を犠牲にして強化されるデータ処理方法です。ASTによると、^[45]脳が人Xが物Yに気づいていると計算するとき、それは事実上、人Xが信号Yに注意強化を適用している状態をモデル化しています。意識は注意スキーマです。その理論では、同じプロセスを自分自身に適用できます。自分の意識は、自分の注意を図式化したモデルです。

グラツィアーノは、本名で文学小説を執筆するほか、BB・ヴルゲというペンネームで児童向け小説を執筆している。ペンネームの理由は、子供たちが誤って間違ったジャンルの本を読まないようにするためだと述べている。^[56]彼の小説は、その独創性、鮮明さ、シュールな想像力が高く評価されている。^{[26] [27] [28]}彼の児童向け作品『レオナルド最後のノートブック』は、2011年のムーンビーム賞を受賞した。

彼の著書には以下のものがある。

文学小説:

猿の恋歌（2008）

白亜紀の夜明け（2008）

神の茶番劇（2009）

デス・マイ・オウン・ウェイ（2012）

児童小説（BB Wurge 名義で執筆）：

ビリーとバードフロッグ（2008）

スクイグル（2009）

レオナルド・ダ・ヴィンチの最後のノート(2010)

神経科学に関する書籍:

インテリジェントムーブメントマシン（2008）

神、魂、心、脳（2010）

意識と社会脳（2013）

私たちの間の空間：神経科学、進化、そして人間の本性の物語（2018）

意識の再考：主観的経験の科学的理論（2019）

音楽の本:

3つの現代交響曲（2011）

交響曲第4番、第5番、第6番（2012年）

五つの弦楽四重奏曲（2012）