じっと見ていると老婆に見えたり若い娘にみえたりするような視覚刺激は以前から多くの研究者の興味を集めている。それは、外部からの刺激の変化によらない脳内で自発的に起こる神経活動の変化をとらえることは、脳科学の究極の課題である意識の成り立ちを解く鍵となるからである。これまでの研究のほとんどは、知覚が例えば老婆から娘に交代する神経機構の探求であった。ところで、ひとつの知覚（例えば老婆）がおきるとその知覚は他の知覚（娘）に交代するまで数秒からあるときは数分間も保持されるのは、なぜであろうか？このなぞが解ければ、知覚交代のメカニズムにも迫れるかもしれない。我々は、2通りの運動知覚（上下または左右）が交代して起こる視覚刺激（仮現運動）をもちいて、このなぞにせまった。視覚刺激は1秒に4回の早さで与え続けると、250msごとにその刺激に対する反応が脳磁図（MEG）で記録される。頂点潜時は150－160msで、これまでに調べられた視覚性運動刺激に対する反応と変わりなかった。従って、認知などに関係するといわれる潜時300msの反応とは異なり、単純に刺激に視覚野が反応したものである。驚いたことに、被験者が上下の運動を知覚しているときの反応と左右の運動を知覚しているときの反応を比べると潜時160ms付近で明瞭な振幅の差が見られた。刺激はまったく同じにも関わらずである。さらに驚くべきことは、刺激を物理的に変えて強制的に上下や左右の運動しか見えない刺激を与えて反応を記録しても、知覚も刺激も違うにもかかわらず反応には明瞭な差はみられなかった。よって、あいまいな刺激のみに反応が変化したことは方向選択性ニューロンの特性などでは説明できず、あいまい刺激から明瞭な知覚を得るときのみに起こる神経活動が存在し、それは初期視覚野にあることを示す。さらにその神経活動は、刺激を受けてから惹起されるわけではない。数十秒も同じ知覚が持続することは、視覚野のその刺激に対する反応特性がその間維持されていることを示す。つまり、250msごとに繰り返される刺激にどう反応するかあらかじめ決定されているのである。このメカニズムはまだ不明であるが、もっとも考えやすいのは視覚野neural network のシナプス特性に反応特性が刻み込まれるというものである。これは、ラジオで受信回路の特性をある一定の周波数に合わせることに対応する。本研究は、東京大学大学院総合文化研究科村上郁也准教授との共同研究である。また、本研究に関連する図が表紙に採用された。
Kaneoke Y, Urakawa T, Hirai M, Kakigi R, and Murakami I. Neural basis of stable perception of an ambiguous apparent motion stimulus Neuroscience 159(1), 150-160, 2009.
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| A.刺激は２つの図を250msごとに提示することにより、2つのうちひとつの知覚が惹起される。（赤：上下運動知覚時の反応、青：左右運動知覚時の反応）B.8名の被験者の反応の振幅差。C.160ms付近で、被験者全員の反応に有意な差が見られる。 |
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| あいまいな刺激（Ambigous motion）では、脳（視覚野）の反応特性が変化することにより、２つの知覚が惹起される。あいまいでない刺激のときは、刺激の特性に応じて脳が反応して、知覚が惹起される。 |
Although it has been shown that an alternative dominant percept induced by an ambiguous visual scene has neural correlates in various cortical areas, it is not known how such a dominant percept is maintained until it switches to another. We measured the primary visual response to the two-frame bistable apparent motion stimulus (stroboscopic alternative motion) when observers continuously perceived one motion and compared this with the response for another motion using magnetoencephalography. We observed a response component at around 160 ms after the frame change, the amplitude of which depended on the perceived motion. In contrast, brain responses to less ambiguous and physically unambiguous motions in both the horizontal and vertical directions did not evoke such a component. The differential response evoked by the bistable apparent motion is therefore distinct from directionally-selective visual responses. The results indicate the existence of neural activity related to establish and maintain one dominant percept, the magnitude of which is related to the ambiguity of the stimulus. This is in the line with the currently proposed idea that dominant percept is established in the distributed cortical areas including the early visual areas. Further, the existence of the neural activity induced only by the ambiguous image suggests that the competitive neural activities for the two possible percepts exist even when one dominant image is continuously perceived.
