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Hearing Colors, Tasting Shapes

Matthew Blakesleeが手でハンバーガーパテを成形すると、口の中で鮮やかな苦味を感じる。 エスメラルダ・ジョーンズ(仮名)は、ピアノでCシャープを弾くと青色に見え、他の音を弾くと別の色に見えるという。 ジェフ・コールマンは、黒く印刷された数字を見ると、それぞれ異なる色合いで見ることができる。 ブレイクスリー、ジョーンズ、コールマンの3人は、共感覚を持つ一握りの普通の人たちである。 彼らは、普通の世界を非日常的に体験し、空想と現実の間の不思議な無人の世界に住んでいるように見える。

現代の科学者は、1880年にチャールズ・ダーウィンのいとこであるフランシス・ガルトンがネイチャー誌にこの現象に関する論文を発表して以来、共感覚について知っていた。 しかし、ほとんどの科学者は、それを偽物、薬物使用の成果、あるいは単なる好奇心として一蹴してきました。 しかし7年前、私たち研究者は、共感覚を説明しうる脳のプロセスを明らかにし始めたのです。 その過程で、抽象的思考やメタファーの出現など、人間の心の最も神秘的な側面に対する新しい手がかりも見つかりました。

共感覚の一般的な説明は、影響を受けた人々が単に子供の頃の記憶や連想を経験しているというものです。 たとえば、子供のころに冷蔵庫の磁石で遊んでいて、5が赤、6が緑だったというようなことです。 しかし、この理論では、なぜ一部の人だけがそのような鮮明な感覚記憶を保持しているのかの答えは得られない。

もう 1 つの一般的な考え方は、共感覚者が C シャープ音を赤と表現したり、鶏肉の味をとがったと言ったりするのは、単に比喩であるということです–ちょうど、私やあなたが、うるさいシャツや鋭いチェダーチーズについて話すように。 私たちの通常の言語には、そのような感覚に関連した比喩がたくさんあり、おそらく共感覚者はこの点で特別な才能を持っているのでしょう。

私たちは1999年に、共感覚が本物の感覚体験であるかどうかを調べる試みを始めました。 この欺瞞的に単純な疑問は、何十年もの間、その分野の研究者を悩ませてきました。 これは単なる記憶なのか、それとも実際にその色が目の前にあるかのように見えているのか」と、被験者に率直に尋ねることから始めるのが自然なアプローチです。 この質問をしたところ、あまりうまくいきませんでした。 中には、「ああ、はっきりと見えている」と答える被験者もいました。 しかし、もっと多かったのは、「なんとなく見える」「なんとなくわからない」「いや、記憶とは違う」という反応でした。 私はその数字が明らかに赤であると見ていますが、そうではなく、黒であることも知っています。

ある効果が本当に知覚的なものかどうかを判断するために、心理学者はしばしばポップアウトや分離と呼ばれる簡単なテストを使用します。 垂直線の林の中に散在する傾いた線の集合を見ると、傾いた線が際立って見えるのです。 実際、あなたは瞬時にそれらを背景から分離し、精神的にそれらをグループ化して、例えば、独立した三角形の形を形成することができます。 同じように、背景のほとんどが緑色の点で、「赤いものを探せ」と言われれば、赤いものが目に飛び込んできます。 一方、同じ色の5の中に黒い2が散らばっていると、ほとんど溶け込んでしまう。 数字は、傾いた線と直線のように、隣の数字と明らかに違うのに、項目ごとに調べないと2を識別することは難しい。 このように、色や線の向きといったある種の原始的な特徴のみが、グループ分けの根拠となり得ると結論づけることができるだろう。

私たちは、例えば5を見ると赤、2を見ると緑と感じる共感覚者に混合数字を見せたらどうなるかと考え、2が三角形を形成するように配置しました。 健常者とは異なり、共感覚者は90パーセントの確率で、数字の集まりが形作る形を正しく報告したのです(数字が実際に異なる色を持つ場合の非共感者とまったく同じです)。 この結果は、誘発された色が真に感覚的なものであり、共感覚者が作り話をしているのではないことを証明している。

視覚処理

共感覚が実在することを確認すると、なぜ一部の人はこの奇妙な現象を経験するのだろうかという疑問が湧いてきます。 私たちの実験の結果、共感覚を持つ人たちは、脳の中のある種の交差配線の結果として体験しているのではないかという考えが有力になってきました。 この基本概念は約100年前に提唱されたものですが、現在では、そのような交差配線がどこでどのように発生するのかを特定することができました

働いている神経生物学的要因を理解するには、脳が視覚情報を処理する方法についてある程度知っていることが必要です。 光景から反射した光が目の錐体(色の受容体)に当たった後、網膜からの神経信号が脳の後頭葉にある第17野に伝わります。 そこで画像は、色、動き、形、深さなどの単純な属性に、局所的なクラスタ(ブロブ)の中でさらに処理される。 その後、これらの特徴に関する情報が前方に送られ、側頭葉と頭頂葉の遠くにあるいくつかの部位に分配される。 色の場合、情報は側頭葉の楔状回にあるV4野に送られる。 TPO(側頭葉、頭頂葉、後頭葉の接合部)と呼ばれる皮質の領域も含まれる。 このような上位の領域は、色彩処理のより高度な側面に関係している可能性があります。 たとえば、葉っぱから反射される波長の組み合わせが大きく異なるにもかかわらず、夕暮れ時も真昼時と同じように緑色に見えます。

数値計算も、段階的に行われるようです。 初期の段階は、数の実際の形を表す楔状回でも行われ、後期の段階は、順序性(配列)や基数性(量)などの数的概念に関係するTPOの部分である角回で行われる。 脳卒中や腫瘍で角回が損傷すると、数の識別はできても掛け算はできなくなる。 また、近くの別の領域が損傷した場合、引き算と割り算はできなくなるが、掛け算は(おそらく暗記によって学習するため)生き残る可能性がある。 さらに、ヒトの脳画像研究では、視覚的に提示されたアルファベットや数字の文字(書記素)は楔状回で細胞を活性化し、音節の音(音素)はより上位で、再びTPOの近辺で処理されることが強く示唆されている。

色と数の両方が、最初は房状回で、その後角回付近で処理されるので、我々は、数色の共感覚は、V4と数出現領域(両方とも房状回内)または高色領域と数概念領域(両方ともTPO内)の間の交差配線によって起こるかもしれないと考えた。 側頭葉の聴覚中枢は、V4からの色信号を受け取る高次脳領域にも近いことから、音と色の共感覚を説明できるかもしれない。 同様に、マシュー・ブレークスリーが触覚を感じるのは、島皮質と呼ばれる領域にある味覚皮質と、手で触れることを表す隣接した皮質との間のクロスワイヤリングのためかもしれない。 また、味覚誘発性触覚の共感覚者は、ミントの味を冷たいガラスの柱と表現している

味覚は聴覚にもクロスワイヤリングされることがある。 例えば、ある共感覚者は、話された「主の祈り」はほとんどベーコンの味がすると報告しています。 さらに、デレクという名前は耳垢の味がするのに対し、トレイシーという名前は薄っぺらいお菓子の味がするといいます。 共感覚は家系に多いことがわかっているので、遺伝的な要素があるのでしょう。 おそらく突然変異が、通常は分離されている脳領域間の接続を出現させるのでしょう。 あるいは、通常はまばらにしかつながっていない領域間の既存の結合を、突然変異によって欠陥なく刈り込んでいるのかもしれない。 もし、この突然変異が、ある脳領域では発現するが、他の脳領域では発現しないとしたら、このパッチは、ある共感覚者が色と数を混同する理由や、他の共感覚者が音素や音符を聞いたときに色を見る理由を説明するかもしれない。

当初は物理的な交差配線の観点から考えていましたが、配線(領域間の接続数)がうまくても、領域間を移動する化学物質のバランスが偏っていれば、同じ効果が起こりうることが分かってきました。 そこで、現在では「交差活性化」という言葉で表現しています。 例えば、隣り合う脳の領域は、互いの活動を抑制し合うことが多いので、クロストークを最小限に抑えることができます。 例えば、抑制性の神経伝達物質の働きを阻害したり、抑制物質を生成できなかったりすることで、この抑制を弱めるような化学物質の不均衡が生じると、ある領域の活動が近隣の領域の活動を誘発することになるのである。

交差活性化の裏付けは他の実験から得られており、そのいくつかは、共感覚が取りうる多様な形態を説明するのにも役立っている。 その1つは、混雑として知られる視覚現象を利用したものです。 画像内の小さなプラス記号をじっと見ていると、片側に数字の5がある場合、その数字を直接見ていないにもかかわらず、簡単に識別できることがわかる。 しかし、この「5」を「3」など4つの数字で囲んでしまうと、もう「5」を識別することはできません。 ピントがずれて見えるのです。 正常な知覚を持つボランティアは、この数字を識別することに、単なる偶然よりも成功していないのです。 それは、視界の周辺がぼやけるからではありません。 3に囲まれていないときは、5がはっきりと見えていたのだから。 今、5を識別できないのは、注意のリソースが限られているからです。

同じテストを2人の共感覚者に行ったところ、大きな驚きがありました。 彼らはディスプレイを見て、「真ん中の数字が見えない」と発言しました。 真ん中の数字が意識的に認識されていなくても、脳のどこかで処理されていたようです。 そして、共感覚者はこの色から、その数字が何であるかを知的に推測することができるのです。 私たちの理論が正しければ、この発見は、脳内でクラウディング効果が起こる段階の前に、数字が楔状回で処理され、適切な色を呼び起こすことを意味します。逆説的ですが、その結果、ある共感覚者には見えない数字でさえ共感覚を生じさせることができます

私たちが行ったもう一つの発見もこの結論を支持します。 数字と背景のコントラストを下げると、共感覚的な色は弱くなり、低いコントラストでは、数字が完全に見えているにもかかわらず、被験者は全く色を感じなくなったのです。 混雑度実験が、見えない数字でも色が出ることを示したのに対し、コントラスト実験は、逆に、数字を見ても色が出るとは限らないことを示している。

最後に、共感覚者にローマ数字、例えばVを見せたところ、彼らは色を見なかったということがわかった。 なぜなら、楔状回という構造は、数字の高度な意味ではなく、視覚的な形状の分析に主に関与しているからである。 大きな「5」が小さな「3」で構成されている画像を想像してほしい。あなたは森(5)を見ることもできるし、木(3)に細かく注目することもできる。 2人の共感覚者が、焦点の置き方によって色が変わって見えると報告した。 このテストは、高レベルの概念ではなく、視覚的な外観だけの結果として共感覚が生じ得るにもかかわらず、注意に基づいて視覚的入力を分類する方法もまた重要であることを示唆している。

曜日、月、および数字に共通する唯一のことは、数値の順序、または序列の概念です。 ある種の共感覚者にとっては、おそらく数字の視覚的な外観よりも、数字の並びという抽象的な概念が色を生み出す原動力になっているのでしょう。 このような人たちでは、クロスワイヤリングは、楔状溝の領域間ではなく、角回とTPO付近の高次色領域間で起こっているのだろうか? もしそうなら、抽象的な数の表現、あるいは曜日や月によって引き出される数の観念でさえ、特定の色を強く想起させるのは、その相互作用によって説明できるだろう。 つまり、共感覚遺伝子が脳のどこで発現しているかによって、数字的な概念によって引き起こされる高次の共感覚と、視覚的な外観のみによって引き起こされる低次の共感覚という、異なるタイプの症状をもたらすことができるのである。 同様に、下位型では、文字の視覚的外観が色を生成することがありますが、上位型では、その文字によって呼び出される音、すなわち音素です。音素はTPOの近くで表現されます。 彼の網膜の色受容体は特定の波長を処理することができませんが、彼が数字を見るとき、脳の色彩領域がうまく機能しており、交差活性化されていることを示唆しています

私たちがGeoffrey M. Jonesと行った脳画像実験では、色盲の共感覚者が数字を見るときに交差活性化されていることがわかりました。 サンディエゴのソーク生物学研究所のボイントンは、私たちの共感覚の交差活性化理論によって予測される方法で、色彩野V4の局所活性化の証拠を得ました。 (ロンドンの精神医学研究所の故ジェフリー・A・グレイ氏らも同様の結果を報告している)。 共感覚者に白黒の数字や文字を提示すると、健常者と同じように数字領域だけでなく、色彩領域でも脳の活性化が増加したのである。 私たちのグループでは、共感覚者のタイプによる違いも観察しました。 低位共感覚者は、対照群に比べ、色彩処理の初期段階において非常に大きな活性化を示した。

浮動数字

GALTONは、数字が空間内の特定の場所を占めているように見える、もうひとつの興味深い共感覚の形態を説明した。 異なる数字が異なる場所を占めるが、それらは架空の数列上に昇順に順次配置される。 数列はしばしば複雑に入り組んでおり、例えば、2が4よりも25に近くなるように、それ自体が二重になることさえある。 共感覚者の中には、数字の風景をさまようことができると主張する人もおり、視界を移動して線の隠れた部分を調べたり、反対側から見て数字が逆に見えるようにすることさえ可能である。 中には、線が3次元空間にまで伸びている人もいる。 これらの奇妙な観察は、神経科学者ウォーレン・S・マカロックの有名な質問「人がそれを知り、人が数を知るために、数とは何か」を思い起こさせるものである

数列が、被験者が単に想像したり作り出したりしているものではなく、本物の知覚的構成であるとどうしてわかるのだろうか。 私たちの一人(ラマチャンドラン)は、カリフォルニア工科大学の大学院生シャイ・アズーライと共同で、2人の数列共感覚者のテストを行いました。 100個の数字のうち15個を同時に30秒間画面に表示し、被験者にそれを記憶してもらったのです。 ある条件(一致条件)では、数字は仮想数直線上のあるべき場所に落ちました。 一方、もう一方の条件では、数字が誤った位置に配置された(不一致条件)。 90秒後にテストしたところ、被験者の数字に対する記憶は、一致する条件の方が一致しない条件よりも有意に良好であった。 これは、ガルトンがこの効果を観察して以来、数列が認知課題のパフォーマンスに影響を与えるという点で本物であることを初めて客観的に証明したものである

関連する実験では、よく知られた数値距離効果を用いた。 健常者が2つの数字のどちらが大きいかを尋ねられると、数字が近くにあるとき(例えば3と4)よりも遠くにあるとき(例えば4と9)の方が早く反応するのである。 この現象は、脳が数字をコンピュータのようなルックアップテーブルで表現するのではなく、空間的に順番に表現していることを示唆している。 隣接する数字は、離れている数字よりも混同されやすく、したがって比較するのが難しいのである。 驚くべきことに、複雑な数列を持つある被験者の場合、パフォーマンスを決定するのは数値の距離だけでなく、共感覚画面上の空間的距離であることがわかったのです。 もし、線が2重に重なっていたら、4は6よりも、例えば19との区別がつきにくいかもしれないのだ。

数直線は算数に影響を与えることができます。 ある被験者が、引き算や割り算などの簡単な算術演算でも、直線の部分よりもねじれや屈曲のある部分の方が難しいことを報告した。 この結果は、算数に関与することが知られている脳の角回で、(数字であれカレンダーであれ)数字の並びが表現されていることを示唆しています

なぜ数列が複雑になる人がいるのでしょうか。 私たちは、脳の主な機能の1つが、ある次元を別の次元に置き換えることであるため、この効果が起こるのだと考えています。 例えば、数値の大きさという概念は、角回で表現される順序性の上に系統的にマッピングされる。 通常、この効果は漠然とした左から右への直線的なリマッピングである。 しかし、このリマッピングに悪影響を及ぼすような突然変異が起こると、複雑な表現になる。

隠喩への道

共感覚の神経学的基盤への洞察は、画家、詩人、小説家の創造性のいくつかを説明するのに役立つかもしれません。

多くの創造的な人々が共有する1つのスキルは、比喩を使用する能力です(It is the east, and Juliet is the sun)。 まるで、彼らの脳は、太陽と美しく若い女性というように、一見無関係な領域の間にリンクを作るように設定されているかのようです。 つまり、共感覚が色や数といった一見関係のない知覚の実体を任意に結びつけるように、メタファーでは一見関係のない概念の領域を結びつけるのである。 おそらくこれは単なる偶然ではないのでしょう。

多数の高レベルの概念は、おそらく特定の脳領域、つまりマップに固定されているのでしょう。 考えてみれば、数字ほど抽象的なものはないのに、これまで見てきたように、比較的小さな脳領域である角回で表されているのです。 私たちが共感覚をもたらすと考える突然変異が、異なる脳マップ、つまり、形のシャープさや曲線、あるいはカラーマップの場合には色相といった、特定の知覚的実体を表す皮質の小さなパッチの間で過剰なコミュニケーションを引き起こすとしましょう。 この特性が脳のどこでどの程度発現しているかによって、共感覚と、一見無関係に見える概念やアイデアを結びつける傾向、つまり創造性の両方がもたらされる可能性があるのである。 このことは、一見役に立たないように見える共感覚の遺伝子が、なぜ集団の中で生き残ってきたのかを説明するかもしれません。 この症状に関与するTPO(およびその中の角回)は、通常、クロスモーダルな合成に関与しています。 TPOは、触覚、聴覚、視覚からの情報が流れ込み、高度な知覚を構築すると考えられている脳領域である。 例えば、猫はふわふわしている(触覚)、ニャーと鳴く(聴覚)、それらしい外見をしている(視覚)、匂いがある(嗅覚)、などの情報は、猫の記憶や猫という言葉の音によって同時に導き出される。

角回–類人猿やサルよりも人間で不釣り合いに大きい–は、もともとクロスモーダルな関連付けのために進化したが、その後、比喩など他の、より抽象的な機能のために共用してしまったということだろうか?

もともと心理学者のウォルフガング・クラーによってデザインされた2つの図面を考えてみよう。 1つはインクブロット、もう1つは砕けたガラスのギザギザの部分のように見えます。 どちらが「ボウバ」でどちらが「キキ」ですか? と聞くと、98パーセントの人が、このインクブロットを「ボウバ」、もうひとつを「キキ」と答えるのです。 それはおそらく、アメーバ状の図形の緩やかな曲線が、脳の聴覚中枢で表現されるブーバという音の緩やかな起伏と、唇が曲線を描くブーバという音を出すときの緩やかな抑揚を比喩的に模倣しているからだろう

これに対して、キキという音の波形と口蓋の舌の鋭い抑揚は、ギザギザの視覚形状の急な変化を模倣しているのである。 この二つのキキの特徴に共通しているのは、ギザギザという抽象的な性質が、TPOの近傍のどこか、おそらく角回で抽出されることだけです。 ある意味で、私たちは皆、クローゼットの共感覚者なのかもしれません。

つまり、角回は非常に初歩的なタイプの抽象化、つまり、著しく異質なものの集合から共通項を抽出することを行っているわけです。 この仕事をどのように行っているかは、正確にはわかっていません。 しかし、いったんクロスモーダルな抽象化に関与する能力が出現すると、より複雑なタイプの抽象化への道が開かれたかもしれません」

私たちが共感覚の研究を始めたとき、それがどこに向かっているのか見当もつきませんでした。

著者紹介

VILAYANUR S. RAMACHANDRANとEDWARD M. HUBBARDは、共感覚の研究において共同研究をしています。 ラマチャンドランはカリフォルニア大学サンディエゴ校の脳と認知のセンターを指導し、ソーク生物学研究所の非常勤教授でもある。 医師としての訓練を受け、その後ケンブリッジ大学トリニティ・カレッジで博士号を取得した。 現在、フランスのオルセーにあるINSERMで博士研究員として勤務しています。 米国共感覚者協会の創立メンバーであり、2001年にUCDで開催された同協会の第2回年次総会の運営に携わった。

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