視覚空間的注意

視覚的注意の重要な特性は、注意が空間的位置に基づいて選択できることであり、空間的キューイング実験はこの種の選択を評価するために使用されてきました。Posnerのキューイング パラダイム^{[ 4 ]}では、2 つの場所のいずれかに提示される可能性のあるターゲットを検出し、できるだけ速く反応することが課題でした。各試行の開始時に、ターゲットの位置を示すキュー (有効なキュー) または間違った位置を示して観察者を誤った方向に導くキュー (無効なキュー) が提示されます。さらに、一部の試行では、キューが提示されないため、ターゲットの位置に関する情報は提供されません (中立試行)。2 つの異なるキューが使用されました。キューは、ターゲットの位置の周囲の周辺で「ちらつき」として表示されるもの (周辺キュー) または、ターゲットの位置を指す矢印などのシンボルとして中央に表示されるもの (中央キュー) のいずれかでした。ターゲットの位置が事前にわかっている場合、観察者はターゲットを検出および認識するのがより速く、より正確になります。^{[ 4 ] [ 7 ]}さらに、標的の位置について被験者に誤った情報を与えると、標的の位置に関する情報が与えられていない場合と比較して、反応時間が遅くなり、精度が低下します。^{[ 4 ] [ 7 ]}

空間キューイング課題では、通常、潜在的空間注意を評価します。潜在的空間注意とは、眼球運動を伴わずに空間的に変化する注意のことです。潜在的注意を調査するには、課題全体を通して観察者の目が一箇所に固定されていることを確認する必要があります。空間キューイング課題では、被験者は中心の注視点に注視するように指示されます。通常、ある場所にサッカード眼球運動を行うには 200 ms かかります。^{[ 8 ]}したがって、キューとターゲットの合計時間は、通常 200 ms 未満で提示されます。これにより、潜在的空間注意が測定され、その効果が顕在的な眼球運動によるものではないことが保証されます。一部の研究では、観察者の目が中心の注視点に継続的に注視されていることを確認するために、眼球運動を具体的に監視しています。^{[ 9 ]}

空間キューイング実験における中心キューと周辺キューは、潜在的な空間的注意の方向付けを評価することができる。これら 2 つのキューは、空間的注意の方向付けに異なるメカニズムを使用しているように見える。周辺キューは自動的に注意を引きつけ、ボトムアップの注意制御プロセスを動員する傾向がある。逆に、中心キューは随意制御下にあると考えられており、したがってトップダウンのプロセスを使用する。^{[ 10 ]}研究によると、周辺キューは無視しにくく、観察者がキューがターゲットの位置を予測していないことを知っていても、注意は周辺キューに向けられる。^{[ 7 ]}また、周辺キューは中心キューよりもはるかに速く注意の配分を引き起こす。中心キューはキューを解釈するためにより多くの処理時間を必要とするためである。^{[ 10 ]}

空間キューイング課題では、空間プローブ（キュー）によって特定の場所に注意が向けられる。空間プローブは、空間的注意の配分方法を評価するために、他の種類の課題でもよく用いられている。

空間プローブは、視覚探索における空間的注意を評価するために使用されてきました。視覚探索タスクでは、一連の妨害物の中からターゲットを検出します。探索中のアイテムの位置に注意を向けることで、視覚探索を誘導することができます。これは、有効な手がかりが、無効な手がかりや中立的な手がかりに比べてターゲットの識別を向上させることによって実証されました。^{[ 11 ]}視覚探索表示は、観察者が空間プローブに反応する速度にも影響を与える可能性があります。視覚探索タスクでは、視覚表示の後に小さな点が現れ、それがターゲットと同じ位置にある場合、観察者はより速くその点を検出することがわかりました。^{[ 12 ]}これは、空間的注意がターゲットの位置に割り当てられていたことを示しています。

実験で複数のタスクを同時に使用することで、空間的注意の一般性も実証できます。1 つのタスクに注意を割り当てると、他のタスクのパフォーマンスに影響を与える可能性があるためです。^{[ 13 ] [ 14 ]}例えば、点滅するドットの検出（空間プローブ）に注意を割り当てると、近くの文字を識別する可能性が高くなることがわかっています。^{[ 14 ]}

「スポットライト」の比喩によれば、注意の焦点はスポットライトのビームに例えられます。^{[ 15 ]}動くスポットライトは一箇所に向けられ、そのビーム内のすべてが優先的に注意を向けられ処理されますが、ビーム外の情報は注意を向けられません。これは、視覚的注意の焦点が空間的に限定されており、視覚野の他の領域を処理するために移動することを示しています。

研究では、注意の焦点の大きさは可変であることが示唆されている。^{[ 16 ]}エリクセンとセント・ジェームズ^{[ 17 ]}は、スポットライトのメタファーに代わるものとして、注意の可変性を考慮に入れた「ズームレンズ」のメタファーを提案した。この説明は、注意の分布を、注意の焦点を狭めたり広げたりできるズームレンズに例えている。これは、注意が視覚野の広い領域に分布することも、集中モードで機能することもできることを示す研究結果を裏付けている。^{[ 18 ]}この類推を支持する研究として、注意の焦点の大きさとズームレンズの範囲内での処理効率の間には逆相関があることが示されている。^{[ 19 ]}

勾配モデルは、空間的注意の分布に関する代替理論です。このモデルは、注意資源が勾配パターンで割り当てられ、焦点の中心に資源が集中し、中心から離れるにつれて資源が連続的に減少すると提案しています。^{[ 20 ]} Downing ^{[ 9 ]}は、このモデルを支持する Posner のキューイング パラダイムの適応版を使用して研究を行いました。ターゲットは、ボックスでマークされた 12 の潜在的な場所に表示されました。結果は、注意促進がキューの位置で最も強く、キューの位置から離れるにつれて徐々に減少することを示しました。しかし、すべての研究が勾配モデルを支持しているわけではありません。たとえば、Hughes と Zimba ^{[ 21 ]}は、高度に分散した視覚配列を使用して同様の実験を行い、ターゲットの潜在的な場所をマークするためにボックスを使用しませんでした。キューとターゲットが同じ半視野にあるときに反応が速く、異なる半視野にあるときに反応が遅くなったため、勾配効果の証拠はありませんでした。ボックスは注意において重要な役割を果たし、後の実験ではボックスを使用して、結果としてグラデーションパターンを発見しました。^{[ 22 ]}したがって、グラデーションのサイズは状況に応じて調整できると考えられます。空のディスプレイがある場合は、注意が広がり、半視野境界によってのみ制限されるため、より広いグラデーションが採用される可能性があります。

半側空間無視半側空間無視、注意無視、半側空間無視、または空間無視とも呼ばれる半側空間無視は、視空間注意の著しい欠損を伴う障害です。半側空間無視とは、片側脳損傷のある患者が、病変と反対側の空間（対側病変）にある物体を検出できない状態を指します。つまり、右大脳半球の損傷により、空間の左側にある物体が無視される状態です^{[ 27 ]}。この障害は、半球非対称性を特徴としています。病変と同側の機能（同側病変）は、一般的に維持されます^{[ 27 ]} 。半側空間無視は、右利きの被験者の右大脳半球の損傷後に、より頻繁に発生し、おそらくより重篤になります^{[ 27 ]}。右頭頂葉は空間注意の配分に比較的大きな役割を果たしているため、この半球の損傷はより深刻な影響をもたらすことが多いと提唱されています。^{[ 28 ]}さらに、無視された半視野の視覚感覚障害を正確にマッピングすることは困難です。

無視は、さまざまな紙と鉛筆を使った課題で診断されます。一般的な方法は、複雑図形テスト（CFT）です。CFTでは、患者は複雑な線画を模写し、それを記憶から再現する必要があります。多くの場合、患者は空間や物体の病変側とは反対側にある特徴を無視します。無視のある患者は、馴染みのある場所や物体の心的イメージを再現する際にも同様の行動をとります。よくある間違いは、記憶からアナログ時計を描く際に、絵の左側の数字を含めないことです。たとえば、すべての数字が時計の文字盤の右側に配置されてしまうことがあります。^{[ 10 ]}

もう一つの紙と鉛筆を使った課題は、線分二等分課題です。この課題では、患者は水平線を真ん中で二等分する必要があります。半側空間無視のある患者は、しばしば真の中心よりも右側で線分を二等分し、線の左側の部分を放置します。^{[ 27 ]}

物体消去課題は、潜在的な障害の程度を判断するためにも使用されます。この課題では、患者は雑然とした表示（線、幾何学的形状、文字など）にあるすべての物体を消去（消去）する必要があります。^{[ 10 ]}主に右頭頂葉に損傷がある患者は、左視空間にある物体の検出に失敗し、多くの場合、患者はそれらを消去しません。さらに、重度の影響を受けている可能性のある患者は、視覚検査で自分のエラーを検出できない傾向があります。

消去は、左右両方の視野を同時に二重に刺激した際に観察される現象です。消去のある患者は、病変側の視野に刺激が提示された場合、病変側の視野の刺激を知覚できません。^{[ 10 ]}しかし、単独で提示された場合は、患者は病変側の刺激を正しく知覚できます。したがって、無視のある患者は異常視野に存在する刺激を報告できませんが、消去のある患者は、両半視野で二重の同時提示が行われた場合にのみ、異常視野の刺激を報告できません。^{[ 10 ]}無視と同様に、消去は、片側性損傷のある患者の大多数において、病変側の視空間視野に影響を与えます。^{[ 27 ]}視空間無視と消去の解剖学的相関は完全には重複せず、消去は皮質下病変に関連していると考えられています。^{[ 27 ]}

視空間消去を迅速に検出する一般的な方法として、指対峙モデルがあります。標準的なベッドサイド評価として用いられるこの課題では、医師が人差し指を揺らしながら、患者に医師の手や指がどの視野で動いているかを（口頭または指差しで）示すよう求めます。^{[ 10 ]}これにより、医師は、病変対側視野に単一の刺激を提示するか、病変対側視野と病変側視野の両方に同時に2つの刺激を提示することで、無視に似た欠損と消去を示唆する可能性のある欠損を区別することができます。この迅速な検査は、病院環境で迅速な診断のためにすぐに使用でき、脳卒中や発作の後に特に役立ちます。

後頭頂葉領域は、視空間的注意に関連して最も広く研究されている領域と言えるでしょう。頭頂葉に損傷のある患者は、半側空間無視/片側視覚無視の患者に見られるように、病変とは反対側の半球にある刺激に注意を向けられないことが最も多いです。^{[ 10 ]}そのため、左側に座っている人に気づかなかったり、左側に置かれた食べ物を食べなかったり、頭や目を左に動かさなかったりすることがあります。^{[ 10 ]}コンピュータ断層撮影（CT）研究では、重度の無視のある患者では右半球の下頭頂小葉が最も頻繁に損傷を受けることが示されています。^{[ 29 ]}

頭頂葉の損傷は、意思決定のノイズを低減する能力を低下させる可能性がある。^{[ 10 ]}空間的手がかりは、視空間的意思決定の不確実性を低減するようだ。半側空間無視に見られるような空間定位の障害は、頭頂葉領域に損傷のある患者が、対側領域にあるターゲットに関する意思決定の困難さが増す可能性があることを示唆している。^{[ 10 ]}

頭頂葉領域の損傷は、特徴の錯覚的結合を増加させる可能性もある。錯覚的結合は、実際には発生していない特徴の組み合わせを人々が報告するときに発生する。^{[ 28 ]}例えば、オレンジ色の四角と紫色の円が提示された場合、被験者は紫色の四角またはオレンジ色の円を報告する可能性がある。通常、障害のない人が錯覚的結合を生み出すには特別な状況が必要となるが、頭頂皮質に損傷のある患者の中には、このような視空間障害に対する脆弱性を示す人がいるようだ。^{[ 27 ]}頭頂葉患者の結果は、頭頂皮質、したがって空間的注意が、この特徴結合の問題の解決に関与している可能性があることを示唆している。^{[ 10 ]}

前頭皮質の病変は、空間無視やその他の視空間障害に先行することが以前から知られています。具体的には、前頭葉の損傷は、過剰注意（眼球運動の生成）の制御の欠陥と関連付けられてきました。前頭眼野を含む上部前頭葉領域の病変は、顕在的な眼球運動のいくつかの形態を阻害するようです。^{[ 10 ]} Guitton、Buchtel、およびDouglas ^{[ 30 ]}は、突然出現する視覚ターゲットから遠ざかる眼球運動（「アンチサッケード」）が、ターゲットへの反射的な眼球運動を頻繁に行う前頭眼野損傷患者では著しく障害されることを示しました。前頭眼野損傷患者がアンチサッケードを行った場合、対照群と比較して眼球運動の潜時が増加しました。これは、前頭葉、特に前頭眼野を含む背外側領域が、顕在的な注意制御における反射的な眼球運動の防止に抑制的な役割を果たしていることを示唆しています。^{[ 30 ]}さらに、前頭眼野またはその周辺領域は、背外側前頭葉病変後の無視と重大な関連がある可能性がある。^{[ 29 ]}

前頭葉病変は、潜在的注意（眼球運動を必要としない注意の方向付け）に関連する視空間的注意の欠陥も引き起こすようです。Posnerの空間キューイング課題を用いて、AlivesatosとMilner（1989年、^{[ 10 ]}を参照）は、前頭葉損傷のある参加者は、対照群の参加者や側頭葉損傷のある参加者と比較して、有効なキューからの注意の利益が比較的小さいことを発見しました。前頭葉患者の自発的な方向付けは損なわれているようです。

Husain & Kennard が行った調査では、右外側前頭葉領域が左側の視覚無視と関連していることも判明した。^{[ 29 ]}左側の視覚無視の患者 5 名中 4 名において、病変部位に重複領域が認められ、具体的には下前頭回背側部およびその下の白質であった。さらに、病変領域の重複は、ブロードマン野 44 の背側領域 (運動前野の前方) でも検出された。これらの結果は、前頭葉が視覚空間における注意の方向付けに関与していることをさらに示唆している。

視床核は、視覚空間内の位置への注意の方向付けに関与していると考えられている。^{[ 31 ]}特に、プルビナール核は空間的注意の皮質下制御に関与していると考えられており、この領域の病変は無視を引き起こす可能性がある。^{[ 10 ]}証拠^{[ 31 ]}は、視床のプルビナール核が、以前にキューイングされた位置での空間的注意に関与している可能性があることを示唆している。RafalとPosnerによる研究^{[ 31 ]}では、急性プルビナール病変のある患者は、空間キューイング課題中に、病変側の視野にターゲットが現れた場合と比較して、病変側の視野に現れたターゲットを検出するのが遅いことがわかった。これは、病変側の領域における視覚的ターゲットの検出と処理のパフォーマンスを向上させるために注意を使用する能力の欠陥を示唆している。^{[ 31 ]}