新学術領域研究「時間生成学―時を生み出すこころの仕組み」

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DOI: http://doi.org/10.14947/psychono.38.25 161 村上・天野：新学術領域研究「時間生成学―時を生み出すこころの仕組み」

新学術領域研究

「時間生成学―時を生み出すこころの仕組み」

村上郁也

a,

*・天野薫

b a_{東京大学，}b_{情報通信研究機構・脳情報通信融合研究センター}

Chronogenesis: How the mind generates time

Ikuya Murakami

a

_{and Kaoru Amano}

b

a_{The University of Tokyo,}

b_{Center for Information and Neural Networks (CiNet), National Institute of Information and Communications Technology}

本稿で紹介する研究プロジェクトから先立つこと 5 年，まず 2013–2017年度の5カ年において，新学術領域研究「こころの時間学―現在・過去・未来の起源を求めて―」という研究プロジェクトが実施され，ヒトにおいて特に発達した現在・過去・未来にわたる時間の意識がどこから生まれてくるのかというについて，心理学，生理学，薬理学，臨床神経学，言語学，哲学，比較認知科学の共同研究によって取り組まれてきた。その後継プロジェクトの性格を帯びつつ，さらに，時間概念が生物学的にどのように生成されるのかを明らかにする実証的な取り組みとして，2018–2022年度の5カ年にわたる新たな新学術領域研究「時間生成学―時を生み出すこころの仕組み」が，2018年6月29日をもって動き出した。これらふたつの領域ともに，領域代表は大阪大学の北澤茂教授であり，計画研究班員の顔ぶれにも重複があるものの，新プロジェクトである「時間生成学」では，先行領域「こころの時間学」で（1）大脳皮質内側面に「未来–現在–過去」の時間地図を描き出すことに成功したこと，（2）実験動物研究で開発された「こころの時間」の操作法を臨床応用につなげたこと，（3）エピソード様記憶の系統発生と個体発生を明らかにしたことなどをふまえて，さらに一層の飛躍を図るための道具立てが用意された。すなわち，時間概念とは生体システムが生み出すものであるという考えのもと，そうであれば，人工的システムを用いて時間概念的なものを生成する機械を作れるかもしれない，という考えに至り，「人工神経回路」を構築する試みが導入されたのである。もちろん人工的システムは必ずしもただちに生体システムのモデルとはみなせない。一方で，「『時間を作る脳』を作る」というスローガンの下で人工的システムを視野の中心に据えながら共同プロジェクトを展開する営み自体が，画期的なケミストリーを生み出し，時間概念を生成する生体システムの可能な存在態様に関して問題空間の絞り込みを提供してくれるという可能性が大いにある。そうなれば，時間概念の生成を解明する道筋が一気に拓け，複合領域としての学際的研究体制にさらなる加速がつくであろう。そのような道具立ての中核として【作る】班を置き，自然言語を入力として，記述されたイベントの時間順序を出力する人工神経回路を構築する。その一方で，生体システムでの時間の生成のさまざまな側面については以下述べるような分業体制がある。とりわけ特徴的なのは，各班の内部において，心理学，神経科学，工学といった複数の学際的分野からの計画研究班員・公募研究班員が配置され，個別研究レベルでまさに複合領域のメリットを活かした研究活動が行える枠組みが作られていることである。【流れる】班では，「時の流れ」の意識が生れる過程を扱う。先行領域で大脳皮質内側面に描き出すことに成功した時間地図を踏まえて，ヒトとサルの神経活動計測などを通して「未来–現在–過去」の時間認知を支える神経基盤を解明する。【獲得する】班では，発達や進化とともに「時を獲得する」過程を扱う。個体発生，系統発生，究極要因のすべてをターゲットに置き，ヒトの縦断的研究と横断的研究，類人猿その他の動物での比較認知科学実験，数理モデル構築を行っていく。【失う】班では，病気等に伴って「時を失う」過程を扱 The Japanese Journal of Psychonomic Science

2019, Vol. 38, No. 1, 161–163

報告

University of Tokyo, 7–3–1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113–0033, Japan. E-mail: [email protected]

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162 基礎心理学研究第38巻第1号う。そのため，ヒト臨床試験，機能的脳計測および動物実験を実施し，生体システムにおける神経回路の刺激・阻害などに伴い時間認知機能が変容する様子を観察することで，時間処理やその情動的価値に迫る。【刻む】班については後述する。周知の通り，日本基礎心理学会においては，時間認知はまさに研究スコープの中心に位置する研究テーマのひとつである。例えば，『基礎心理学研究』第34巻1号では特集号「時間認知の解明への学際的アプローチ」が組まれ，8件の原著論文，研究ノート，評論が掲載された。筆者らは本領域に参加する計画研究班員として，本学会会員の興味を満たすような画期的な研究成果を生み出すべく地道に努力しているところであるが，以降は字数の許す範囲で，筆者らの専門領域である知覚的現在の実験心理学，認知神経科学の観点から，本領域において期待できる方向性を論じたい。村上，天野が参画する【刻む】班においては，知覚や行動に関連した時間情報の脳内機構を健常人の心理物理実験，脳機能計測，神経変性疾患での解析およびサルを用いた生理学実験によって調べている。特に，リズミックな神経活動が時間情報処理に果たす役割や，周期的な刺激に対して知覚や行動が引き込まれるメカニズムを明らかにする。また，経頭蓋磁気刺激（TMS）や経頭蓋電流刺激（tCS）を用いた介入を行うことで因果関係を調べるとともに，疾患や老化に対する機能補綴法の開発を目指している。 刺激の持続時間の知覚に関しては，α波などの脳内リ ズムを刺激の開始から終了までの間カウントすることで刺激の持続時間を測定しているとのモデルがあり，ペースメーカーモデルと呼ばれている（Gibbon, 1992; Treis-man, 1963）。呈示刺激を一定に保ったまま，介入手法によって脳内リズムの周波数を上げ下げしたときに，持続時間の知覚がどのように変化するのかを調べることで，ペースメーカーモデルの妥当性を直接的に検証することができると考えられる。脳内リズムの操作には経頭蓋交流電気刺激（tACS）などの介入手法の使用が考えられるが，通常のtACSでは電気刺激によるアーティファクトが大きいため脳波（EEG）や脳磁図（MEG）の同時計測が困難であり，電流刺激によって脳活動が変化しているかどうかが担保できなかった。天野らは，α波と同じ周波数で視覚的な揺れが知覚されるジター錯視現象の神経基盤を調べる研究において，強度変調電気刺激（高周波搬送波をα波帯域 で変調）を用いることでアーティファクトを軽減し，電 流刺激によってα波の周波数を操作できることを見いだ

している（Minami & Amano, 2017）。この方法を用いた時間知覚の操作が一つの方向性である。

一定時間待ってからサッケードする課題を用いた，田中らのサルを対象とした生理実験においては，基底核（線条体）および小脳においてランプアップする活動が見られ，その傾きが持続時間によって変化することが報告されている（Kunimatsu, Suzuki, Ohmae, & Tanaka, 2018）。線条体は時間生成の際には計測しようとする時間長に応じた「構え」に関する信号を，小脳は試行ごとの運動タイミングの調整に関した信号があることが示唆されている。一方，視覚刺激の持続時間（1秒以内）に選択性を持った神経表現は縁上回（SMG）に存在することが，fMRI順応，デコーディング解析などを用いた林らの研究で一貫して示されている（Hayashi et al., 2015; Hayashi, van der Zwaag, Bueti, & Kanai, 2018）。さらに持続時間に対する選択性の皮質上での連続的な変化，すなわち持続時間のマップが補足運動野（SMA）に存在するとの報告もある（Protopapa et al., 2019）。持続時間の知覚における線条体，小脳および SMG, SMAの機能の違いや，上述のペースメーカーモデルとの整合性は今後の重要な検討課題であり，神経疾患における時間知覚，リズム知覚も大きな手がかりとなる（Matsuda et al., 2015; Tokushige et al., 2018）。持続時間に加えて，複数の感覚入力間の時間差や同時性の知覚も重要な時間知覚の一つである。視覚と聴覚など複数のモダリティからの入力が同時か否かの知覚は，モダリティ間での情報の統合を調べるうえで重要な手がかりである。その脳内メカニズムは，それぞれの感覚刺激の時間情報（タイムマーカー）を抽出する機構と，タイムマーカーをモダリティ間で比較する機構（比較器）から構成されると考えられる（Fujisaki & Nishida, 2010）。天野らは，MEGを用いてタイムマーカーの神経基盤を検討し，感覚刺激に対する反応の時間積分が閾値を超えた時点にタイムマーカーが付けられるというモデル（積分モデル）が行動データを最もよく説明することを示した（Amano, Qi, Terada, & Nishida, 2016）。単純反応時間，すなわち刺激の検出に要する時間も積分モデルによって説明できるが（Amano et al., 2006），タイムマーカーの閾値は単純反応のための閾値よりも低いことが示された。この結果は，感覚応答の積分が単純反応の閾値を超え刺激が意識に上るより前の段階で，タイムマーカーすなわち刺激のタイミングに関する情報が抽出されており，刺激が意識に上ったあと，タイムマーカーの時点にってポストディクティブにタイミングが知覚されている可能性を示唆している。

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163 村上・天野：新学術領域研究「時間生成学―時を生み出すこころの仕組み」タイムマーカーが脳内でどのように実装され読み出されているのかに関しては，介入実験およびモデリングを組み合わせた今後の検討が必要である。また，比較器のメカニズム，すなわちタイムマーカー間の時間差がどのような仕組みに基づいて検出されているのかについても検討が必要である。特に，時間差を検出するメカニズムが持続時間の検出と共通であるのか，時間差に関する脳内マップが存在するのかは重要な検討課題である。固視微動をはじめとする眼球運動や瞳孔径における揺らぎと時間知覚の関係（Suzuki, Kunimatsu, & Tanaka, 2016）も重要な研究課題であり，時間知覚に関する心理実験および脳機能計測において眼球運動を同時計測することで新規な知見が得られることが期待される。眼球運動・頭部運動・身体運動にはそれぞれ独自の律動があり，それらの重畳によって固有な周波数スペクトル形状をもった網膜投影像というものが，あらゆる視覚情報処理の出発点である（Aytekin, Victor, & Rucci, 2014）。また，入力画像に対して網膜内部において行われる各種の前処理にも，精緻な時間加算と時間差分の両側面があることが知られている。それらがどのように，時間を刻む脳の仕組みに寄与しているのかも検討していきたい。

引用文献

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新学術領域研究「時間生成学―時を生み出すこころの仕組み」