複数の音声ストリーム間で脳は同時処理 注意切り替え時のメカニズムを解明

TL;DR: 研究者らがEEG測定により、複数の競合する音声ストリーム間で注意を切り替える際、脳が新しい対象の追跡を開始する前に旧対象から離脱し、切り替え中に両ストリームを一時的に同時処理していることを明らかにした。

Sara Carta、Emina Aličković、Johannes Zaar、Alejandro López Valdés、Giovanni M. Di Libertoらの研究チームは、競合する音声ストリーム間で注意が切り替わる際の脳活動メカニズムを調査するEEG研究を実施した。参加者はTED講演による2つの競合する音声ストリームを聴取しながら、15～30秒ごとに視覚キューに従い注意を切り替えた。

研究方法と参加者

当初24名が登録された研究では、23名から行動データが得られ、21名が信頼できる注意バイアスを示し、切り替え動態分析に含まれた。実験は背景雑音として16名の話者を含む没入型マルチトーカー環境で実施され、左右の スピーカーは60°離れて配置され、各スピーカーは中央から30°の角度に位置した。各試行は3分間続き、参加者は15～30秒の間隔で注意を切り替えるよう促された。

脳活動の非対称的なプロセス

結果は注意切り替え中の非対称的な離脱と従事のプロセスを示した。新しい対象ストリームの神経追跡は、旧対象から離脱する前に出現し、切り替え中に2つの音声ストリームの一時的な同時エンコーディングが生じることが明らかになった。EEG alpha周波数帯域（8～12 Hz）の力の低下がこの切り替えを反映し、認知努力を示唆した。時間応答関数（TRF）による神経追跡により、注意焦点の信頼できるデコーディングが確認された。

語彙処理と行動成績

大規模言語モデルを用いた語彙予測メカニズムの分析から、聴者は注意切り替え後に語彙文脈をリセットしていることが示された。4つの文脈蓄積戦略が構築され検証された。行動成績では、内容関連の質問に対する平均正答率は86.3%（標準誤差2.6%）であった。また左ストリームが選択された試行の割合は49.79%（標準誤差1.7%）で、バランスの取れた選択が示された。参加者による切り替え困難度の平均評価は5段階中3.1（標準誤差0.11）であった。

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出典

PLoS Biology「Competing speech streams are simultaneously represented in the human cortex during attention switching」 https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3003876