感覚的な手がかり

知覚心理学において、感覚的手がかりとは、知覚者が知覚入力から抽出できる統計または信号であり、知覚者が知覚することに興味がある世界の何らかの特性の状態を示します。

手がかりとは、信号内に存在するデータを整理したもので、意味のある推定を可能にします。たとえば、感覚的手がかりには、視覚的手がかり、聴覚的手がかり、触覚的手がかり、嗅覚的手がかり、環境的手がかりが含まれます。感覚的手がかりは、知覚理論、特に外観（物事の見え方）の理論の基本的な部分です。

知覚における感覚的手がかりの役割を説明するために使用される主な理論セットは 2 つあります。1 つの理論セットは知覚の構成主義理論に基づいており、他の理論セットは生態学的理論に基づいています。

ヘルムホルツ（1821-1894）は、知覚の構成主義理論に基づいて、視覚系は無意識の推論のプロセスを通じて視覚知覚を構築すると主張した。無意識の推論では、手がかりが世界の状態についての確率的推論に用いられる。これらの推論は過去の経験に基づいており、手がかりの最も一般的に正しい解釈が今後も真実であると仮定している。^[1] 視覚知覚はこのプロセスの最終的な現れである。ブルンスウィック（1903-1955）は後に、これらの概念をレンズモデルで形式化した。レンズモデルは、システムによる手がかりの使用を、手がかりの生態学的妥当性（世界の特性と相関する見込み）とシステムによる手がかりの利用という2つの部分に分解する。 ^[2] これらの理論では、正確な知覚には、推論を可能にするために十分に高い生態学的妥当性を持つ手がかりの存在と、システムが知覚の構築中に実際にこれらの手がかりを適切に利用することの両方が必要である。

2 番目の理論は、知覚の生態学的理論に基づいて、ギブソン(1904-1979) によって提唱されました。これらの理論は、正確な知覚を達成するためには推論は必要ないと主張しました。むしろ、視覚システムは、物体とその周囲に関連する十分な手がかりを受け取ることができます。これは、入ってくる手がかりとそれが表す環境との間に 1 対 1 のマッピングを行うことができることを意味します。これらのマッピングは、特定の計算上の制約、つまり生物の環境に共通することが知られている特性によって形成されます。^[3]最終的な結果は同じです。つまり、視覚的教訓はプロセスによって明らかになります。

手がかりの組み合わせは、知覚の研究が活発に行われている分野であり、複数の情報源からの情報が脳によってどのように組み合わされ、単一の知覚体験または反応が生み出されるかを理解しようとしています。最近の手がかり採用実験では、成人の人間の視覚系は、古典的（パブロフ）条件付けを通じて新しい手がかりを利用することを学習できることが示されています。

視覚的手がかりは、光の形で目が受け取り、視覚知覚中に視覚系によって処理される感覚的手がかりです。多くの種、特に人間では視覚系が優位であるため、視覚的手がかりは世界がどのように認識されるかに関する大きな情報源です。^[4]

世界を3次元で知覚し、物体の大きさと距離を推定する能力は、奥行きの手がかりに大きく依存しています。奥行きの手がかりとして主要な2つである立体視と運動視差は、どちらも視差に依存しています。視差とは、2つの異なる視点から物体が知覚される位置の差です。立体視では、両目の距離が2つの異なる視点の原因となり、両眼視差が生じます。運動視差は、頭と体の動きによって必要な視点を作り出します。^[5]

視覚システムは、複数のニューロン クラスターからの情報に基づく単純なメカニズムを使用するだけでなく、コントラスト、形状、テクスチャなどの複数の手がかりを統合することによっても動きを検出できます。自己運動を判断する際の視覚情報の主なソースの 1 つは、オプティック フローです。オプティック フローは、エージェントが移動しているかどうかだけでなく、どの方向に、どの程度の相対速度で移動しているかを示します。

特に人間は、点が動物の関節を表す点光源ディスプレイであっても、生物的な原因によって動きが生成されているかどうかを検知する鋭い能力を発達させてきました。 ^[6]最近の研究では、このメカニズムによって、特定の人間の光点モデルの性別、感情状態、行動も明らかにできることが示唆されています。^[7]

色を区別する能力は、生物が危険を素早く簡単に認識することを可能にします。なぜなら、多くの鮮やかな色の植物や動物は、通常、何らかの毒素を保有しており、何らかの脅威をもたらすからです。色はまた、運動行動^{[8]と説得力のあるメッセージの解釈の両方}を刺激する推論の手がかりとしても機能します。^[9]

コントラスト、つまり物体を区別するのに役立つ輝度や色の違いは、エッジ検出において重要であり、手がかりとして機能します。

聴覚キューは、耳を通して受信され、脳に聴覚を生じさせる入ってくる信号を表す音信号です。これらのキューを受信して​​処理した結果は、総称して聴覚と呼ばれ、心理学、認知科学、神経生物学の分野で研究対象となっています。

人間や動物の聴覚系は、音波として表される周囲の情報を個体が吸収することを可能にします。音波はまず、外耳を構成する耳介と外耳道を通過します。次に音は中耳の鼓膜（別名：鼓膜）に到達します。鼓膜は槌骨、砧骨、アブミ骨を振動させます。アブミ骨は、中耳と内耳を隔てる卵円窓を覆う膜を押すことによって、これらの振動を内耳に伝えます。内耳には蝸牛があり、これは有毛細胞を含む液体で満たされた構造です。これらの細胞は、入ってきた振動を電気信号に変換し、脳に伝える役割を果たします。聴神経は、有毛細胞によって生成された信号を内耳から皮質の聴覚受容野へと伝えます。その後、信号は繊維を通っていくつかの皮質下構造を通り、側頭葉の一次聴覚受容野に伝わります。 ^[10]

人間は、主に両耳のタイミングの差を利用して、特定の刺激の位置を判断するためにいくつかの手がかりを使用します。これらの手がかりにより、人は、刺激が自分に対してどの程度の高さにあるか（仰角）と、音の方向に対する角度（方位角）の両方を識別できます。

音が人の真正面または真後ろにない限り、音刺激が各耳に到達するまでの移動距離はわずかに異なります。この距離の違いにより、信号が各耳で知覚される時間にわずかな遅延が生じます。両耳間の時間差の大きさは、信号が頭の側面から来るほど大きくなります。したがって、この時間遅延により、人間は入ってくる音の手がかりの位置を正確に予測できます。両耳間のレベル差は、両耳に到達する音圧レベルの差によって生じます。これは、頭が遠い方の耳への音波をブロックし、その耳に届く音が弱くなるためです。両耳間のこのレベル差により、人間は聴覚信号の方位角を正確に予測できます。この効果は、高周波の音にのみ発生します。^[11]

スペクトルキューは、入ってくる信号の分布に基づいて入ってくる音の位置を特定するためのモノラル（片耳）キューです。音波の分布（またはスペクトル）の違いは、音が外耳道に入る前に頭部と外耳との相互作用によって生じます。^[12]

聴覚システムは、環境内で通常発生する聴覚刺激の特性に基づいて、いくつかのヒューリスティックを使用して、入ってくる手がかりを理解します。手がかりのグループ化とは、人間が特定のルールに基づいて、入ってくる刺激を組織化されたパターンとして自然に認識する方法を指します。

2 つの音が異なる時間に始まる場合、それらは異なる音源から発生したものである可能性が高いです。同時に発生する音は、同じ音源から発生したものである可能性が高いです。

同じ位置またはゆっくりと変化する位置から発生する手がかりは、通常、同じ音源から発生します。2 つの音が空間的に離れている場合、位置の手がかり (音の定位を参照) は、個人がそれらを知覚的に区別するのに役立ちます。音が移動している場合、連続的に移動します。不規則にジャンプする音は、同じ音源から発生する可能性は低いです。

音色とは、音の高さとは関係のない音の質や音色の特徴のことです。これにより、同じ音を演奏する楽器を区別することができます。複数の音を聞く場合、それぞれの音色は（音の高さに関係なく）変化しないため、時間の経過とともに異なる音源からの音を区別することができます。^[13]

ピッチとは、私たちに届く音波の周波数を指します。単一の物体が時間の経過とともにさまざまなピッチを生成する可能性がありますが、同様の範囲の音を生成する可能性が高くなります。^[14]ピッチの不規則な変化は、異なるソースから発生したものとして認識される可能性が高くなります。

ゲシュタルトの良好な連続性の原理（グループ化の原理を参照）と同様に、滑らかに変化したり一定のままである音は、多くの場合、同じ音源から生成されます。同じ周波数の音は、他のノイズによって中断されても、連続していると認識されます。中断された非常に変動の大きい音は、別個の音として認識されます。^[15]

1 つの音が長い間隔で提示された後、別の場所から発生する 2 番目の音が提示されると、人はそれをそれぞれ正しい場所から発生する 2 つの異なる音として聞きます。しかし、最初の音と 2 番目の音の開始の遅延が短くなると、聞き手は 2 つの音を区別できなくなります。代わりに、聞き手は両方の音がリード音の場所から来ていると認識します。この効果は、各耳と聴覚刺激の源との間の距離の違いによって生じる音の知覚のわずかな差異を打ち消します。^[16]

視覚刺激と聴覚刺激の間には強い相互作用があります。聴覚と視覚の両方の手がかりは、物体の位置に関する正確な情報源を提供するため、ほとんどの場合、両者の食い違いは最小限です。ただし、2 セットの手がかりによって提供される情報に不一致が生じる可能性があります。視覚捕捉の一例は腹話術効果です。これは、個人の視覚系が聴覚刺激の源を聴覚系とは異なる位置に配置する場合に発生します。これが発生すると、視覚手がかりが聴覚手がかりに優先します。個人は、音が物体が見える場所から来ていると認識します。聴覚は視覚知覚にも影響します。研究では、画面上に 2 つの物体を表示することでこの効果を実証しました。1 つは右上から左下に斜めに移動し、もう 1 つは左上から右下に斜めに移動し、中央で交差します。これらの同一物体の経路は、互いに交差するか、互いに跳ね返ると解釈される可能性があります。聴覚的な手がかりがない場合、被験者の大多数は物体が交差し、元の軌道を進み続けるのを見ました。しかし、小さな「クリック」音を追加すると、被験者の大多数は物体が互いに跳ね返っていると認識しました。この場合、聴覚的な手がかりは視覚的な手がかりを解釈するのに役立ちます。^[17]

触覚手がかりとは、体性系が受信した入力信号を表す触覚感覚、またはより高次の情報を推測するために使用できる触覚間の関係のいずれかです。^[18]これらの手がかりを受け取って処理した結果は、総称して触覚と呼ばれ、心理学、認知科学、神経生物学の分野で研究されています。

「触覚」という言葉は、環境の能動的な探索を明示的に指すこともあります（特に実験心理学と生理学において）が、体性感覚体験全体を指すために使用されることも多い。^[19]

体性感覚系は、温度、質感、圧力、固有受容覚、痛みなど、環境からのさまざまな情報を同化します。信号はこれらの知覚ごとに異なり、受容器系がこれを反映します。受容器系には、温度受容器、機械受容器、痛覚受容器、化学受容器があります。

触覚的コミュニケーションと非言語的コミュニケーションの相互作用に加えて、触覚的手がかりをプライマーとして用いることは、視覚刺激を識別するための反応時間を短縮する手段として注目されてきた。^[20]被験者は、刺激がスクリーン上のどこに現れるかを示す触覚的手がかりを提供する背もたれ付きの椅子に座らされた。有効な触覚的手がかりは反応時間を大幅に短縮したが、無効な手がかりは反応時間を増加させた。^[20]

触覚手がかりは、視覚障害を持つ人々がより豊富な情報にアクセスできるようにするために頻繁に使用されます。点字は触覚的な書き言葉で、隆起したパターンに指を触れて読みます。点字技術は、点字をデジタルメディアに拡張する試みであり、Webページやその他の電子機器の読み取りを支援する新しいツールの開発には、触覚手がかりと聴覚手がかりの組み合わせが含まれることがよくあります。^[21]

この分野のさまざまな技術が克服しようとしている大きな問題は、感覚過負荷です。触覚で素早く伝えられる情報量は視覚よりも少なく、現在の技術では限界があります。その結果、視覚情報を触覚と聴覚の両方の出力に変換するマルチモーダルアプローチが、多くの場合、最良の結果をもたらします。たとえば、電子ペンを画面にマッピングされたタブレット上で描画すると、その場所にあるものに応じてさまざまな振動と音を出すことができます。^[21]

嗅覚信号は、嗅覚系が受け取る化学信号であり、鼻から受信した信号を表します。これにより、人間や動物は物体から発せられる化学信号の匂いを嗅ぐことができます。嗅覚信号は、多くの種で交尾行動を誘発するほか、母子間の絆や、腐った食べ物の検出などの生存技術を誘発するため、有性生殖にとって非常に重要です。この情報を受け取って処理した結果が嗅覚です。

嗅覚のプロセスは、化学分子が鼻から入り、嗅粘膜に到達したときに始まります。嗅粘膜は鼻腔内にある10セント硬貨大の領域で、嗅覚受容体ニューロンを含んでいます。嗅覚受容体には350種類あり、それぞれが狭い範囲の匂い物質に反応します。これらのニューロンは嗅球内の糸球体に信号を送ります。各糸球体は特定の嗅覚受容体ニューロンから情報を収集します。嗅覚信号は次に梨状皮質と扁桃体に伝導され、次に眼窩前頭皮質に伝導され、そこで匂いのより高次の処理が行われます。

嗅覚記憶とは、ある特定の匂いを思い出すことである。研究により、匂い記憶は非常に持続性が高く、干渉に対する耐性が高いことがわかっている。つまり、他の嗅覚記憶の干渉があっても、これらの記憶は長期間にわたって個人の中に残るということである。これらの記憶は主に明示的であるが、暗黙的な匂い記憶は記憶についての理解をいくらか提供する。哺乳類の嗅覚手がかりは、母子間の絆の調整、およびそれに続く子孫の正常な発達において重要な役割を果たしている。嗅覚記憶は、母親の行動にとって特に重要である。研究により、胎児は子宮内で嗅覚手がかりに慣れることがわかっている。これは、新生児が自分の羊水の匂いに好意的に反応することを示唆する研究によって実証されており、つまり胎児は子宮内でこれらの手がかりから学習しているということである。^[22]

環境的手がかりとは、環境内に存在するすべての感覚的手がかりのことです。

指向性注意により、環境的手がかりは注目された手がかりとなる。^{[18]しかし、ほとんどの環境的手がかりは、}視覚的文脈的手がかりのように、無意識のうちに同化される。

環境的手がかりは、世界がどのように認識されるかを形作る主要な文脈として機能し、以前の経験を準備して記憶の想起^[23]や意思決定に影響を与える可能性があります。^{[24]店舗の雰囲気やレイアウトが購買行動に影響を与える可能性があることを示唆する証拠があるため、これは}マーケティングに応用されています。^[25]

^{環境からの手がかりは、植物[26]}と動物の両方の行動を媒介する直接的な役割を果たします。たとえば、温度変化や餌の入手可能性などの環境からの手がかりは、魚の産卵行動に影響を与えます。環境自体によって生成される手がかりに加えて、アリのフェロモンの痕跡など、他のエージェントによって生成される手がかりが行動に影響を与え、それらのエージェント間の行動を間接的に調整することができます。

知覚の研究では、環境の手がかりが実験設計において大きな役割を果たします。なぜなら、これらのメカニズムは自然環境^{[27]の中で進化し、}シーン統計と自然なシーンを作りたいという欲求を生み出すからです。実験環境が人工的すぎると、自然なシーン統計を利用する 理想的な観察者実験の外部妥当性が損なわれる可能性があります。

パーキンソン病に関連する多くの問題の中には、歩行障害、つまり歩行に関連する問題があります。その一例は、歩行のすくみです。パーキンソン病の患者は突然歩くのをやめ、しばらくの間前に歩けなくなります。研究によると、砂利道の足音など、歩行に関連する聴覚的な手がかりは、パーキンソン病患者の歩行障害に関する症状を改善できることがわかっています。具体的には、手がかりの連続性（ペース）と動作の関連性（歩行によく関連する音）という2つの側面を組み合わせることで、歩行の変動性を軽減できます。^[28]

感覚刺激の使用は、パーキンソン病患者の運動機能の改善にも役立っています。研究によると、感覚刺激はパーキンソン病患者のADL（日常生活動作）の完了に有益であることが示されています。研究では、これらの患者が依然として運動機能の標準的な期待値を満たしておらず、事後評価で運動障害のわずかな再発が明らかになったものの、全体的な結果は、感覚刺激が理学療法に有益なリソースであり、パーキンソン病の症状と闘う上で運動発達を改善することを裏付けています。^[29]

• 環境コンテキスト依存記憶
• 刺激（心理学）
• バーチャルリアリティキュー反応