東京大学学際科学科 2014年度 総合情報学特論 III 意識の神経科学を目指して

6月11日(水) 3-4限 13:00-16:20, 駒場キャンパス15号館1階104講義室 吉田 正俊 (自然科学研究機構・生理学研究所・認知行動発達研究部門 助教)

要旨 Part 1: • Neural correlates of awareness can be studied using bistable percepts. • The dorsal and ventral visual pathways may have different roles on vision for action and vision for

perception, respectively. • Feeling-of-something-happening in blindsight may be mediated by the dorsal pathway for saliency. 要旨 Part 2: • Vision is not passive. Brain is predictive. • Sensorimotor contingency, rather than brain region, is the determinant of conscious experience. • Current scientific study of consciousness is the study of philosophical zombie. • Neurophenomenology tries to establish a first-person methodology but it is not successful yet.

PART 1

0. What is consciousness? -- Let’s start from examples

• Salient visual stimuli can disappear. • We are not conscious of all of the signals on the

retina.

1. How to study consciousness?

1-1 Definition of consciousness • ?? “Consciousness is not a subject of science

because we cannot define them.” • Let’s start from a common-sense definition, not

from an analytic definition. 1 • A common-sense definition of consciousness:

"consciousness refers to those states of sentience or awareness that typically begin when we wake from a dreamless sleep and continue through the day …”

1-2 Hard problem of consciousness • Philosophical zombie • The inverted spectrum • In his (Ned’s) class, ~2/3 of the students usually

say, ‘Oh yeah, I see what you’re talking about’ and some of them even say, ‘Oh yeah, I’ve wondered about that since I was a kid.’ ~1/3 of people say, ‘I don’t know what you’re talking about.’

• The hard problem of consciousness: • the problem of explaining how and why we have

qualia or phenomenal experiences — how sensations acquire characteristics, such as colors and tastes.

• Awareness: “a state wherein we have access to some information, and can use that information in

the control of behavior.” “the psychological concept of mind”

2. Neural correlates of awareness

• What are neural correlates? • Halle Berryの顔、名前を見たときだけ活動するニューロン 2 = 「Halle Berryという視覚刺激を提示したこと」の neural correlate ≠ 「Halle Berryを見たという経験」の neural correlate

• An experimental manipulation is required by which a visual input is constant but perception of that visual stimulus varies.

• Binocular rivalry (両眼視野闘争) • In binocular rivalry, the stimulus is stable but the

content of awareness switches. Then, we can find the neural correlate of visual awareness by comparing two different perceptual reports.

• Activity of IT neurons reflects the monkeys’ perceptual report 3. This is strong evidence that IT neurons represent content of subjective experience.

• 腹側視覚経路では、解剖学的により高次な領域でより主観的な情報が反映している

• IT neurons represent a stage of processing beyond ambiguities and their activity reflects the brain's internal view of objects.

• fMRI during binocular rivalry 4 • Neural correlates of awareness can be studied

using bistable percepts.

3. Vision for perception and vision for action • Dorsal pathway: Vision for action • Ventral pathway: Vision for perception 5 • Optic ataxia (視覚性運動失調)

• 右脳損傷あり。左周辺視野でのみ腕の傾きを間違える。右手でも左手でも同様。 視覚障害はない。6

• 原因部位は SPL-後頭皮質接合部 • 視覚背側経路への損傷が「行動のための視覚」に影響を及ぼす。

• Visual form agnosia (視覚失認): • Subject DF: Bilateral damage in ventral visual

pathway (Lateral occipital area: LO) • Very good performance in ‘posting’ task 7 • 「知覚のための視覚」は傷害されているのに「行動のための視覚」が保存されている

• DF matched her card orientation to the slot during the course of the movement, well before contacting the target. 8

• Functional double dissociation • "Visual phenomenology ... can arise only from

processing in the ventral stream ... visual-processing modules in the dorsal stream ... are not normally available to awareness." ("The visual brain in action" p.200-201) 9

• Dorsal and ventral visual pathways may have different roles on vision for action and vision for perception.

4. Blindsight (盲視 ) in human

4-1. What is blindsight? • “The visually evoked voluntary responses of

patients with striate cortical destruction that are demonstrated despite a phenomenal blindness” 10

• Phenomenal consciousness can be dissociated from visual information processing.

4-2. Case reports • G.Y. became blind in his right visual field due to

traffic accident in eight years old. He was diagnosed as homonymous hemianopia.

• Above-chance performance in forced-choice => blindsight 11

• 患者 G.Y.氏の「なにかあるかんじ」 • He has a ‘feeling’ of something happening in his

blind field and, given the right conditions, that he is absolutely sure of the occurrence.

• He described his experience as that of ‘a black shadow moving on a black background’, adding that ‘shadow is the nearest I can get to putting it into words so that people can understand’.

• 被験者の内観報告：「縞模様が見えているわけではない」「上下どちらにあるかは雰囲気で分かる」

4-3. Blindsight and two-visual systems hypothesis • Residual vision may be mediated by subcortical

visual pathway. • Phylogenically old brain (superior colliculus)

supports blindsight • Access to the dorsal pathway in blindsight

5. Blindsight in monkey

5-1. Animal model of blindsight • Recovery after 2-3 months training 12 • Are the monkeys really ‘blind’ to the visual stimuli? • The monkeys behaved as if it is a No-target trial. • The monkeys are ‘not able to see’, as in human

blindsight. 5-2. Saliency in blindsight • Monkey without V1: Visually guided reaching =>

Visual saliency? • What is saliency? • Saliency computational model 13 • Salient stimuli attract gazes of blindsight monkeys

14 • What it is like to be blindsight? • Feeling ‘atmosphere’ = saliency without visual

consciousness • Dual system for conscious vision and saliency.

PART 2

1. Active vision

1-1. Bayesian surprise • How to evaluate what is salient in an image in term

of temporal changes? => Bayesian surprise • Bayesian surprise measures how much your belief

changed by the data. • Bayesian surprise is defined as the difference

between prior and posterior. =>KL divergence • Surprise is better predictor than saliency 1-2. Predictive brain • ヘルムホルツ的視覚観 • ニューロンは特徴検出器(フィルタ,template)であるという考え

• でもニューロンの応答はすぐ adaptする。=> サプライズ検出器なんじゃないか？

• Feed-forward prediction error = Bayesian Surprise = Attention

• Backward prediction = Internal model = Conscious perception

1-3 Friston’s free energy principle • An organism is able to minimize the free energy by

reducing bayesian surprise (internal state) or by changing sensation (action) 15.

• Active inference = interplay between action and sensation = sensorimotor contingency

2. Enactive view

2-1. Sensorimotor contingency theory • Standard view: Seeing is making an internal

representation

• New view: Seeing is knowing about things to do 16 • Alva Noeのエナクション説 17：対象に向かって近づくと対象の姿が大きくなる。私たちはこのような sensorimotor dependenceに精通している。私たちの知覚能力は、この種の感覚-運動的知識を持っているということによってはじめて成り立つ。

2-2. Brain or environment, which determines conscious experience? • Hurley and Noë’s argument18: Based on Enactive

view, sensorimotor contingency, rather than brain region, is the determinant of conscious experience.

• This is empirically testable. sensory input ? (=> Externalism, enactivism) or brain activity? (=> Internalism) • Phantom limb: the case for brain activity • Inverted glass: the case for sensory input 19

• Which occurs in blindsight? • Internalist view: ‘Feeling of something happening’

is a result of SC activity but it is overridden by ‘redness of red’ in normal subjects. After V1 lesion, it was unmasked.

• Enactive view: ‘Feeling of something happening’ can be a kind of conscious experience accompanied by functional recovery and expanded availability of sensorimotor skill.

• 盲視の例は externalist説を支持しているのではないか?

3. Let’s combine everything

Dorsal: ‘Feeling-of-something-happening’ is shaped by sensorimotor contingency. Decision is not consciousness. Evidence accumulation and action are the same in term of “active inference”. Ventral: Conscious experience emerges as an internal model in predictive coding. Bottom up attention (or surprise) and consciousness is the same when they have no prediction error.

4. Hetero-phenomenology (ヘテロ現象学 ) • 火星から来た科学者(哲学的ゾンビ)が地球人の「意識経験」について調査しているとする。

• 火星人は行動データ、生理データを集める。 • 行動データのうち、言語報告やボタン押しについては信念や意図を表しているものとして解釈する (志向的態度) 20。

• 火星人はこれらのデータから、地球人の意識経験をフィクションとして再構成する。

• この方法は科学の厳密さを失うことを最小限にした、意識の三人称的研究法であると言える。 21

• そしてこれこそが現在の実験心理学、認知神経科学が行っていることそのものである。

• 両眼視野闘争の例 4 (a) 「顔を見たという意識経験そのもの」 (b) その意識経験を持ったという信念

(c) その信念を表出するために「顔ボタン」を選ぶ (d) 「顔ボタン」を押す

• ヘテロ現象学では(d)という一次データを解釈することで(b)という信念に到達する (志向姿勢)。

• 意識の科学はどうやって(b)という信念が生まれたかを解明する。

• (a)そのものは問わない。(a)はフィクションとして(b)から再構成される。

• 「意識の「一人称的」科学は崩壊して、けっきょくは、ヘテロ現象学になるか、あるいは、最初の前提に含まれる容認できない先入観を露呈するかのどちらかであろう。」

• この帰結として、ヘテロ現象学での意識の科学は哲学的ゾンビにとっての意識の科学となる。

5. Neurophenomenology (神経現象学 )

• 意識経験を一人称的かつ誰でも同意できる形で説明するにはどうすればよいか?

• 「経験の構造についての現象学的説明」と「認知科学におけるその対応物」とは相互に拘束条件を与えることで関係し合う。(=>相関よりも強い関係) 22

• 神経現象学の実践例：てんかん性発作における「オーラ」経験 23

• てんかん性発作が始まる直前に起こる経験：デジャヴ、思考促迫、離人症

1) 神経生物学的な基盤：脳波(EEG)を計測しながらビデオ撮影をすることで、EEGデータのうちオーラ経験の起こった時期を同定した。

2) 主に非線形力学に基づいた形式的な描写：複数の発作エピソードから、脳波 EEGの典型的な時間発展のパターンを見いだした。

3) 現象学的還元の元での「生きられた経験」の性質 • 現象学的還元：「主観と客観」の二元論のような形而上学をいったん脇に置いて経験の構造を反省的に捉えること=> 現象学的方法は内観主義ではない

• 現象学的還元を目指したインタビュー24 1) てんかん発作前の意識経験について記憶が新しいエピソードを選ぶ。

2) Intimacy: どういう知覚的な経験をしていたかを説明してもらうことでその経験を再経験してもらう。

3) Reduction: そのときの内的過程について目を向けてもらう。例：「肺が縮む感じがしたので発作の前兆が来たと思いました」

• Training: インタビューを繰り返すことで記述を安定させる 面接者と患者との間で相互に誠実な関係を築く 患者自身にも積極的に共同研究者となってもらう

• Invariants: 複数(の参加者)のインタビューから共通項を抽出する

1) Arousal - 発作時には意識を失う 2) Attention - オーラ経験時には注意が外に向かなくなる

3) Self-awareness - オーラ経験時には注意が内面に向かう

• 点と点の対応だけではなくて、場の形の対応もある。=> 位相同型である

• でもこれって精緻な内観報告に過ぎないのでは? 現象学が言うような「経験の構造」を取り出していないのでは?

5. 盲視で神経現象学をするには

• 盲視の場合だったら、「意識的視覚」と「なにかあるかんじ」の違いではなくて、このふたつの構造的関係を見いだすのが現象学だろう。

• ではこのふたつの構造的関係とはどういうものであろうか?

• ザハヴィは現象的意識の構成的特徴として「前反省的自己意識」が不可欠であると書く 25。

• 前反省的自己意識：経験的現象が現象学的な意味での反省を経る前から直接的一人称的に与えられているということ

• 「なにかあるかんじ」(=「視覚の現前性」)とは無意識の過程ではなくて、「視覚的意識」(=「意識の内容」)を図とするならば、それに対する地の関係として意識経験を構成するものなのかもしれない。

• 機能回復過程の現象的状態を観察し、脳と行動と環境とをすべて記録し、機能回復のダイナミクスを特徴づけてゆけば、盲視における意識経験を神経現象学的に解明していけるのではないか？

• 盲視を含む脳損傷の患者がどのような経験を持っているのかという知見は意識の研究にとって非常に重要な一次データ。

• 患者自身が自分の経験を構造立てて捉えるためには現象学的還元のような視点変化の訓練が必要。

• ここで「当事者研究」を参考に出来るのではないか?

6. 当事者研究から学ぶ • 当事者研究とは：日常実践の中で問題を抱えた個人が、そんな自分の苦労を客観視しながら仲間に語り、仲間と共にその苦労が発生する規則性についての仮説を考え、対処法を実験的に探りながら検証してゆく(綾屋 紗月, 熊谷 晋一郎 (2010) つながりの作法―同じでもなく 違うでもなく, 日本放送出版協会 p.124) 。

• これって力学系的な考えだ：繰り返される現象を相空間で表現する - 介入や環境や過去の影響によってその軌道が変化するのを観察する - 制御法を見つけ出す

• 力学系的手法は幼児の発達や運動制御などの場面ではダイナミカルシステム理論という名で活用されている。

• 神経現象学を正しく実践すると当事者研究を拡張したものとなるのかもしれない。

References

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