幻想的な「本質」 | 心理科学における理論化を阻むバイアス
Illusory Essences: A Bias Holding Back Theorizing in Psychological Science

視覚神経科学におけるエッセンスとしての神経活動

前節では、遺伝子や神経伝達物質が心理学的カテゴリーを支える因果的本質であるとされることがあることを、共通言語から概観した。本質主義の落とし穴は、社会心理学のような分野では、暗黙の認知のような構成要素がとらえどころがなく、矛盾して定義されていることがより明白である（Corneille&Hütter,2020）。ニューロイメージングでは本質主義的思考のリスクはあまり明らかに問題視されないため、本質主義のリスクを評価する貴重な機会が生まれる。以下では、神経活動のパターンが直感的なカテゴリーの因果的本質であるという仮定によって、ニューロイメージング理論が足かせになっていることを論じる。

ニューロイメージングでは、情報、表現、神経コードといった概念が頻繁に使用される。これらの概念は、基礎となる計算過程を明らかにするのではなく、むしろ曖昧にするような形で使用されることが多い。Shannon(1948)は「情報」という言葉に着目し、情報は物理的な反応に固有の性質ではなく、特定のデコーダ（受信機）との関係で考えたときに初めて意味のある概念であることを明らかにした。しかし、ニューロイメージング結果の解釈では、この定義が明示されることはほとんどなく、外部の観察者（fMRI、細胞記録、脳波）が解読した信号が脳で解読できる信号であると暗黙的に仮定されることが多い（de-Wit et al.、2016）。この仮定は、現代のニューロイメージングの多くを支えているが、情報が何らかの形で物理的にデコードされた信号の固有の特性であるという直感に触れるためか、明示的にテストされることはほとんどない。女性らしさがピンクという色に固有のものではないことは明らかかもしれないが（Cimpian&Salomon,2014）、情報もまたニューロンの発火や神経活動のパターンに固有のものではない。むしろ、その物理的な違いが脳の残りの部分によってどのようにデコードされる可能性があるかに左右されるのだ。Brette（2019）は、感覚処理の表現上の課題と動的な脳の複雑さは、コーディングのメタファーが脳の働きについて考える上で積極的に誤解を招くことを意味すると主張した。これらの課題を認識することは、本質主義的な直観と対立する可能性がある。神経活動のある側面が愛（Bartels&Zeki,2000）や脳内のクリスマス精神のネットワーク（Hougaard et al,2015）といったカテゴリーを表すかもしれないという考え方は、明らかに問題である。しかし、脳内の活動が何らかの形で共通言語からカテゴリのプレースホルダーエッセンスとして機能するという直感は、エッジに対する単一細胞反応や顔に対するfMRI反応など、視覚神経科学の正統な知見を解釈しようとする際にも顕著である。

エッジは心理学のいくつかの概念とは異なり、輝度の物理的な不連続性（エッジ）は外界の発見可能な特徴であり、異なる物体をデコード（認識）しようとするモデルにおいて、輝度の遷移が表現の情報単位であることを明示的に計算で示すことができるため、特に興味深い例となる。V1の細胞がエッジを受容野に提示されると発火するというHubel and Wiesel(1959)による観察は、視覚系の仕組みを理解する上で基礎となるものであった。しかし、脳外では輝度の不連続性は存在するものの、エッジを構成する正確な境界条件は特定されていない。テセウスの船」のように、ある輝度閾値を境に輝度を増減させても、その輝度境界がエッジになる瞬間は客観的に規定されていない。したがって、V1細胞がエッジ検出器であるという考え方は、何がエッジで何がエッジでないかを物理学的に明らかにすることができないため、問題がある。Koenderink(2012)は、「エッジ検出器が何を検出するかとは別に、『エッジ』とは正確に何を意味するのか不明なままだ」（P35）、と述べている。この問題のある循環性は、心理学全体に見られる、概念の本質を考える上でのより広い問題を反映しており、おそらくボーリング（1923）によるこの有名な運用定義に最も的確にとらえられている。「知能とはテストがテストするものである」(p. 35)。

しかし、視覚神経科学者は、エッジというカテゴリーが研究の確かな基礎にならないかもしれないことをよく理解している。実際、V1細胞の発火率は、単純なエッジではなく、空間周波数分布のあるパターンに合わせて調整されていることが明らかになっている。これは、より悪質な直観が働くポイントである。つまり、たとえ刺激がより明確に特定されるようになったとしても、この刺激特徴に反応するV1ニューロンの発火は、その刺激を表現する固有の特性を持つということである。Hubel and Wiesel(1959)以来半世紀に及ぶにもかかわらず、このコーディングの仮定はこれまで直接検証されたことがない。具体的には、V1のニューロンの発火率が、輝度境界の存在について脳の他の領域に情報を伝達しているかどうかは、確定的に分かっていない。例えば、実際に情報を伝達するのは、それらのニューロンが発火するタイミングである可能性もある（Schyns et al.、2011）。視覚認識のいくつかの側面は非常に速く起こるので、おそらく刺激の開始に応答する最初のスパイクのタイミングは、脳の他の領域に情報を伝達する（Thorpeら 2001）。これは重要な意味を持ち、もし情報が発火率ではなく正確なタイミングを介して伝達されるなら、時間分解能の低いfMRIなどの技術では、脳内の情報処理を検出できなくなるからである（de-Wit et al.、2016）。心理学の他の領域と同様に、これらの仮定が見過ごされてきた理由の一つは、情報が物理的な刺激に固有の性質であるという考えが本質主義の直観と一致するからかもしれない。

仮にニューロンの発火率がV1から脳の他の領域へ情報を伝達するチャンネルであることが証明されたとしても、V1における活動がこの刺激カテゴリーの本質を表しているという考えには問題がある。研究により、V1の反応は入力刺激のみでは容易に予測できないことが浮き彫りになった（Murray et al. 2006）。実際、より複雑な画像を提示した場合、V1細胞の応答はエッジの存在を素直に反映しないようである（Olshausen&Field,2005）。この発見により、（HubelとWieselが同定した）孤立したエッジに対する反応は癖であり、より複雑な刺激パターンを提示したときに初めてV1細胞の反応が理解できるのではないかという意見があり（Alexander&Van Leeuwen,2010）、異なる文脈でニューロンがどう振る舞うかの研究が本質主義の直感を覆すのに役立つという考えが強調されている。マウスでは、V1の約半数の細胞の発火率が、視覚刺激の有無だけでなく、動物が走っているかどうかによっても影響を受ける（Saleem et al.、2013）。

まとめると、エッジの概念は直感的だが誤解を招く可能性があり、共通言語からカテゴリの神経的本質を探る一例と言える。人間の腹側視覚系は、次のような直感的なカテゴリーでマッピングされている：牙状顔領域（Kanwisherら、1997）、体外領域（Downingら 2001）、視覚語形領域（McCandlissら 2003）、物体領域（Malachら、1995）、運動領域、色領域（Zekiら、1991）、さらにはおそらく道具（Chaoら、1999）および手（Bracciら、2012）領域などである。例えば、神経心理学の患者の中には選択的に顔を認識できない人がいる（Farah,1990）、あるいは、ある種の刺激を処理する際にある領域の活動が異なることを強調する画像研究の結果がある（Zeki et al,1991）。人間の視覚系を直感的な概念でラベリングすることは、理解できる近似値である。しかし、ゲルマンの本質主義の2部構成の定義を振り返ると、これらの近似は、これらのカテゴリーが実在し、自然をその接合部で刻むための健全な基礎を構成していること、そしてこれらの領域の神経活動が主要な原因であるという直観も引き起こしている。

定義が不明確なカテゴリーは、理論的な問題を繰り返し発生させる。例えば、ある特定の領域が顔に特化しているかどうかという議論は、おなじみのラベルが顔かそうでないかを特定しないことや、顔に似た刺激の構成に反応する活動が顔への特化の証拠として数えられるか否かを考えると、解決が難しいだろう（Brants et al.、2011年）。同様に、物体を処理するとラベル付けされた領域の機能を特定する場合、この領域は、語彙的項目（名前を付けることができる物体）に対応する視覚入力のパターンにのみ反応すべきか、意味的または語彙的意味を持たないブロブなどの任意の一貫した形状に反応すべきか(Malach et al.,1995)。物体、顔、道具、手などのラベルは、最終的に視覚系全体の機能分布の一次近似を提供するが、日常言語の単語を表すカテゴリーに脳の領域が特化されているかどうかという議論は、研究者によって解決されることはないだろう（ダンカン、2010）。視覚神経科学は現在、脳領域のラベル付け段階から、視覚知覚に関わる処理ステップの明示的な計算モデルの開発段階へと進んでいる。研究者は、一般的な言語から直感的で未定義の用語を視覚野の領域にマッピングしようとするのではなく、人間の視覚システムの異なる段階での反応を、計算モデル内の異なる段階での反応と定量的に比較している（Kriegeskorte,2015）。この研究課題が進むにつれて、視覚系の異なる領域にこれまで使われていた直感的なラベルは、明示的な計算処理に置き換えられるかもしれない。