授業中に黒板を見ているとき、視界の端にいる友人が手を挙げたことに気づく場合がある。

このとき、黒板から目を離していなかったとしても、友人のいる場所に注意が向いていた可能性がある。

また、サッカーの試合を見ているとき、ボールを目で追いながら、視界の端にいる選手の動きを気にすることもある。

私たちは、目を向けている場所にしか注意を向けられないわけではないのである。

このように、視界の中で特定の場所を優先的に処理する働きを「空間的注意」と呼ぶ。

特に、視線を動かさずに注意だけを別の場所へ向けることは「潜在的注意」と呼ばれる。

では、なぜ目を動かさなくても、特定の場所へ注意を向けることができるのであろうか。

また、注意を向けた場所では、物の見え方や反応の速さにどのような違いが生じるのであろうか。

本記事では、空間的注意の仕組み、心理学の実験、脳の働き、眼球運動との関係について、認知心理学と認知神経科学の研究をもとに解説する。

1. 空間的注意とは何か

空間的注意とは、視界の中に存在する特定の場所を選び、その場所にある情報を優先して処理する働きである。

例えば、教室の前方にある黒板を見ながら、右側の窓の近くで何かが動いていないかを気にする場合がある。

このとき、目は黒板に向いたままでも、注意は窓の近くへ移動している可能性がある。

このように、視線の向きと注意の向きは、必ずしも一致しないのである。

① 顕在的注意とは何か

顕在的注意とは、目を動かすことを伴って対象へ注意を向ける場合を指す。

例えば、教室の左側から音が聞こえたとき、左側を振り向いて音の出所を確認する場合である。

このときは、注意する場所の変化と視線の移動が結びついている。

② 潜在的注意とは何か

潜在的注意とは、目を動かさずに、現在見ている場所とは異なる場所へ注意を向ける働きである。

英語では「covert attention」と呼ばれる。

例えば、正面を見ながら、視界の右端にいる人物の動きに注意を向ける場合である。

このとき、視線が右側へ移動していなくても、右側の情報を優先して処理できる場合がある。

つまり、空間的注意は、目の動きだけでは説明できないのである。

2. ポズナーの実験は何を明らかにしたのか

空間的注意についての代表的な研究として、1980年にMichael I. Posnerが発表した「Orienting of Attention」が挙げられる。[1]

この研究では、人間が視線を固定したまま、注意を向ける場所を変えられることが検討された。

画面の中央を見ながら行う実験

実験の基本的な仕組みは、参加者が画面の中央を見つめながら、左右のどちらかに現れる刺激へ反応するというものである。

ただし、刺激が現れる前に、その刺激がどこに現れそうなのかを示す手がかりが提示される。

例えば、中央に右向きの矢印が現れたとする。

参加者は目を右に動かさなくても、右側に注意を向けることができる。

その後、右側または左側に刺激が現れ、参加者が反応するまでの時間が測定される。

正しい手がかりがあると反応が速くなる

実験では、手がかりによって示された場所に刺激が現れた場合、反応が速くなることが確認された。

一方、手がかりとは異なる場所に刺激が現れた場合には、反応が遅くなることがあった。

これは、注意が向けられている場所では、刺激を効率的に処理できることを示している。

また、別の場所に注意を向けていた場合には、注意の向け先を変更する必要があると考えられる。

なぜ重要な発見だったのか

重要なのは、目を動かさなくても、刺激に対する反応時間が変化したことである。

もし注意を向けることと目を動かすことが完全に同じ働きであれば、視線を固定したまま別の場所へ注意を向けることは難しいはずである。

しかし、実験では、視線を動かさない条件でも注意の向け先を変えられることが示された。

この結果は、注意が単なる眼球運動ではなく、情報を選択して処理する認知的な働きでもあることを理解するための重要な証拠となったのである。

ただし、この実験によって、注意が脳内でどのような経路を通って移動するのかが完全に明らかになったわけではない。

3. 注意は自分の意志でも突然の刺激でも移動するのか

私たちは、自分の目的に従って注意を向けることもあれば、突然の光や音によって注意を奪われることもある。

この二つの働きを区別した研究として、1989年のMüllerとRabbittによる実験がある。[2]

① 自分の意志で注意を向ける場合

例えば、画面の中央に右向きの矢印が表示され、右側に刺激が現れる可能性が高いと知らせる場合である。

参加者は、その矢印の意味を理解し、自分の目的に従って右側へ注意を向ける。

このような注意の移動は「随意的な注意定位」と呼ばれる。

英語では「voluntary orienting」という。

② 突然の刺激によって注意が向く場合

一方、画面の左側が突然明るくなった場合、本人が意識的に左側を見るつもりがなくても、注意が向くことがある。

このような注意の移動は「反射的な注意定位」と呼ばれる。

英語では「reflexive orienting」という。

実験の結果

MüllerとRabbittは、画面の周辺に現れる光の変化と、中央に表示される矢印を手がかりとして、注意の移動を比較した。

その結果、突然の周辺刺激による注意の定位と、中央の手がかりに従った随意的な注意の定位では、効果が現れるまでの時間や、別の刺激による妨害の受け方などに違いが見られた。

この結果は、空間的注意の移動には、異なる性質を持つ複数の制御過程が関係することを示している。

ただし、随意的な注意と反射的な注意が完全に独立して働いているという意味ではない。

実際の生活では、本人の目的と外部の刺激が互いに影響しながら、注意の向け方を変えているのである。

4. 注意はスポットライトのように働くのか

空間的注意を説明するときには、注意をスポットライトに例えることがある。

暗い舞台の上でスポットライトを当てると、その場所が明るくなり、ほかの場所より目立って見える。

これと同じように、視界の特定の場所へ注意を向けると、その場所の情報が優先的に処理されると考えられる。

ただし、注意が本当に固定された大きさのスポットライトのように働くとは限らない。

ズームレンズ理論

1986年、EriksenとSt. Jamesは、注意の広がりを説明する「ズームレンズ理論」を提案した。[3]

この理論では、注意を向ける範囲は固定されておらず、状況に応じて広げたり狭めたりできると考える。

例えば、教室全体の様子を確認するときには、広い範囲へ注意を向ける必要がある。

一方、教科書の小さな文字を読むときには、比較的狭い範囲へ注意を集中させる必要がある。

実験では何をしたのか

研究では、参加者に、円形に配置された複数の文字の中から、特定の文字を探す課題を行わせた。

刺激が現れる前には、探すべき位置を示す手がかりが提示された。

研究者たちは、注意を向ける必要がある範囲を変えることによって、反応時間などがどのように変化するのかを調べた。

注意の範囲によって処理効率が変わる

実験結果は、注意を向ける範囲が広くなると、その範囲の中にある個々の刺激の処理効率が低下する場合があるという考え方を支持した。

つまり、注意は常に同じ大きさの範囲へ向けられるわけではないのである。

ただし、ズームレンズは空間的注意を理解するための比喩であり、脳の中に実際のレンズが存在するという意味ではない。

5. 注意を向けると、物の見え方まで変わるのか

ここまでの研究では、注意を向けた場所で刺激への反応が速くなることを確認してきた。

しかし、注意は反応時間だけでなく、物の見え方そのものにも影響するのであろうか。

視覚の細かさに注目した研究

1998年、YeshurunとCarrascoは、空間的注意が視覚の空間分解能に及ぼす影響を調べた。[4]

空間分解能とは、細かな模様や物の位置の違いを区別する能力に関係する。

例えば、細かい線が並んだ模様を見たとき、それぞれの線をどれほど正確に区別できるかという問題である。

研究では、注意を向ける場所を手がかりによって示したうえで、模様の違いを判断する課題を行わせた。

注意が役立つ場合と、妨げになる場合

実験では、注意を向けることによって、視野の周辺では成績が向上する一方、中心に近い場所では、課題によって成績が低下する場合が確認された。

研究者たちは、注意が空間分解能を高めることで、このような結果が生じると考えた。

つまり、注意を向ければ、どのような課題でも必ず成績が上がるわけではないのである。

その課題に必要な情報と、注意によって変化する視覚処理の特徴が合っているかどうかも重要になる。

見かけのコントラストを調べた研究

2004年、Carrasco、Ling、Readは、注意が刺激の見かけのコントラストに影響するかどうかを調べた。[5]

コントラストとは、明るい部分と暗い部分の違いなどを表す。

実験では、参加者に複数の模様を見せ、そのコントラストを比較してもらった。

その際、刺激が現れる前に注意を向ける場所を示す手がかりを提示した。

その結果、注意が向けられた場所に現れた刺激は、実際には同程度のコントラストでも、より強いコントラストを持つように判断される場合があった。

研究者たちは、注意が刺激の見え方に影響する可能性を示した。

ただし、この研究から、注意を向けることであらゆる物が実際に明るく見えると結論づけることはできない。

重要なのは、視覚の処理や知覚的な判断が、注意の向け方によって変化する場合があるという点である。

6. 空間的注意には脳のどのような働きが関係するのか

では、目を動かさずに注意を移すとき、脳では何が起こっているのであろうか。

空間的注意は、脳の一つの場所だけで成立しているわけではない。

複数の脳領域が協力して、どの場所の情報を優先するのかを調整している。

頭頂葉の働き

1984年、Posner、Walker、Friedrich、Rafalは、脳に損傷のある患者を対象に、視線を動かさない注意の移動について調べた。[6]

この研究では、注意を現在向けている場所から離すこと、別の場所へ移すこと、新しい場所へ向けることを区別して考えた。

その結果、頭頂葉に損傷がある患者では、注意を現在向けている場所から離す過程に困難が生じる場合が確認された。

特に、損傷の反対側にある刺激へ注意を移す際に、特徴的な困難が見られた。

この研究は、頭頂葉が空間的注意の制御に重要な役割を果たしていることを示す証拠の一つとなった。

前頭葉と頭頂葉のネットワーク

2002年、CorbettaとShulmanは、注意の制御に関係する脳のネットワークについて研究を整理した。[7]

この論文では、現在の目的に従って注意を調整する働きと、予想外の重要な刺激を発見する働きが区別されている。

目的に従った注意の制御には、前頭葉と頭頂葉を中心とするネットワークが関係すると考えられている。

一方、現在の注意の向け方を変える必要が生じたときには、別のネットワークも関わる。

つまり、空間的注意は、脳の一か所で単独に処理されるものではなく、複数の領域が相互に働くことで成立しているのである。

7. 注意と眼球運動は本当に別々なのか

ここまで、視線を動かさなくても注意を移せることを説明してきた。

しかし、注意と眼球運動が完全に無関係というわけではない。

むしろ、両者には共通する神経的な仕組みが存在することが研究されている。

注意の移動と目を動かす準備

1996年、KustovとRobinsonは、サルを対象に、注意の移動と眼球運動の神経的な関係について調べた。[8]

研究では、眼球運動に関係する上丘と呼ばれる脳の領域の活動が調べられた。

その結果、注意を別の場所へ移すことと、目を動かすための準備に関わる神経活動が密接に結びついていることが示された。

この結果は、注意の移動と眼球運動が、共通する神経的な仕組みを利用している可能性を支持するものである。

では、目をまったく動かさずに注意を移せるのか

目を一点に固定しているつもりでも、実際には非常に小さな眼球運動が起こる場合がある。

この小さな眼球運動は「マイクロサッカード」と呼ばれる。

では、潜在的注意は、この小さな眼球運動によって生じているのであろうか。

2022年、Liu、Nobre、van Edeは、マイクロサッカードと空間的注意に関連する脳活動の関係を調べた。[9]

研究では、眼球運動と脳波を同時に測定し、注意を向ける場所に応じて脳活動がどのように変化するかを調べた。

その結果、マイクロサッカードの方向と、注意に関連する脳活動の間に関係が見られた。

しかし、注意に関連するマイクロサッカードが検出されなかった試行でも、空間的注意を反映する脳活動の変化が確認された。

つまり、少なくともこの実験で測定された注意関連の神経活動には、マイクロサッカードが必須ではなかったのである。

注意と眼球運動は関係しているが同一ではない

これらの研究から、注意と眼球運動は互いに密接な関係を持ちながらも、完全に同じ現象ではないことがわかる。

例えば、目を動かす準備に関わる神経活動が生じていても、実際には目が移動しない場合が考えられる。

このように、視線が動かない状態でも、特定の場所の情報を優先して処理することが可能なのである。

8. 独自の考察：空間的注意は視界の優先順位を変える働きではないか

ここまでの研究を踏まえると、空間的注意を単に「心の目を動かす働き」として考えるだけでは不十分である。

空間的注意は、視界の中で、どの場所の情報を優先して処理するかを調整する働きとして理解できる。

① 視界に入っていることと、注意を向けていることは異なる

例えば、授業中に正面の黒板を見ているとき、視界の端には窓や時計、友人などが存在している。

これらの情報は視覚的に入力されているが、すべてが同じ程度に処理されているわけではない。

黒板の内容を理解しようとしている場合、黒板に関係する情報が優先される可能性がある。

一方、教室の外で何かが動いた場合には、その場所の情報が一時的に優先されることも考えられる。

② 注意を向けることは、情報の処理効率を変える

空間的注意の研究では、注意を向けた場所で反応が速くなったり、視覚の分解能が変化したりすることが報告されている。

これは、視界のすべての情報が完全に同じように処理されているわけではないことを示唆している。

例えば、教科書の小さな文字を読むときには、その文字のある場所へ注意を向けることが重要になる。

ただし、注意を向けるだけで、視力そのものが無制限に向上するわけではない。

③ 注意の広がりは状況によって変わる

空間的注意は、一点だけに固定されるわけではない。

ズームレンズ理論では、注意を向ける範囲が、状況に応じて変化すると考えられている。

例えば、教室全体を見渡す場合と、教科書の特定の単語を読む場合では、必要な注意の広がりが異なる。

つまり、何をするのかによって、注意する場所だけでなく、注意する範囲も変化する可能性があるのである。

④ 注意を向けた場所に戻りにくくなることもある

1985年、Posnerらは、一度注意を向けた場所への反応が、時間の経過によって遅くなる場合があることを研究した。[10]

この現象は「復帰抑制」と呼ばれる。

例えば、画面の左側へ注意を向けた後、一定時間が経過してから同じ場所に刺激が現れると、別の場所に現れた刺激よりも反応が遅くなる場合がある。

これは、空間的注意が単に重要な場所を選ぶだけでなく、以前に注意を向けた場所への反応にも影響することを示している。

復帰抑制については、すでに確認した場所ばかりを繰り返し調べることを減らし、新しい場所を探索する働きに関係するという考え方がある。

ただし、どのような状況でも復帰抑制が起こるわけではない。

空間的注意を日常生活でどう活用できるのか

空間的注意の仕組みを踏まえると、次のような工夫が考えられる。

  • 探す場所を予測する。 必要な物が置かれていそうな場所を考えることで、注意を向ける範囲を絞りやすくなる。
  • 重要な場所を明確にする。 勉強や作業では、どこを確認する必要があるのかを決めることで、情報の選択を助ける可能性がある。
  • 必要に応じて注意の範囲を変える。 全体を確認するときと細部を調べるときでは、注意の向け方を変えることが役立つ場合がある。
  • 注意と視線を混同しない。 目を向けているからといって、必ずその場所の情報を十分に処理しているとは限らない。

ただし、これらは研究をもとに考えられる実践的な工夫であり、すべての人や課題で同じ効果が確認された方法ではない。

特に、自動車の運転など安全が重要な場面では、注意を向けているつもりであっても、実際に確認するための適切な視線移動が必要である。

空間的注意とは、見ることを選択する働きである

ここまでの研究をまとめると、空間的注意は、視界の中にある情報の優先順位を変える働きとして考えられる。

私たちは、目の前のすべての情報を完全に同じように処理しているわけではない。

現在の目的や外部の刺激などに応じて、特定の場所へ注意を向け、その場所の情報を優先的に処理しているのである。

これは複数の研究から導いた本記事独自の考察であり、空間的注意のすべてを一つの仕組みで説明できるという主張ではない。

9. まとめ

空間的注意とは、視界の中で特定の場所にある情報を優先的に処理する働きである。

心理学と認知神経科学の研究からは、次のようなことが示されている。

  • 人間は視線を動かさなくても、特定の場所へ注意を向けることができる。
  • 事前に注意を向けた場所では、刺激に対する反応が速くなる場合がある。
  • 注意の移動には、自分の目的に従う働きと、外部の刺激によって生じる働きがある。
  • 注意を向ける範囲は、課題によって変化する場合がある。
  • 空間的注意は、反応時間だけでなく、視覚の分解能や刺激の見え方にも影響する場合がある。
  • 空間的注意には、頭頂葉や前頭葉を含む複数の脳領域が関係している。
  • 注意と眼球運動には共通する仕組みがあるが、目を動かすこと自体が注意の移動に必須とは限らない。

つまり、私たちは目を向けている場所だけでなく、視界の中の別の場所にも注意を向けることができるのである。

重要なのは、視線を動かすことと、情報を優先的に処理することが、必ずしも同じではないという点である。

空間的注意を理解することは、人間が複雑な視覚情報の中から、必要な場所の情報をどのように選び取っているのかを考えるための重要な手がかりになるのである。

10. 関連記事

11. 理解を深めるための書籍

『最新の脳科学と心理学で高まる 集中力の科学』

ステファン・ファン・デル・スティッヘル著、徳永美恵訳、ニュートンプレス、ニュートン新書、2022年。

注意と集中力が脳の中でどのように働くのかを、認知心理学と脳科学の研究から解説した書籍である。視覚的な注意、情報の選択、注意の妨害などについて理解を深めたい読者に適している。

Amazonで書籍を見る

『脳はなにを見ているのか』

藤田一郎、KADOKAWA、角川ソフィア文庫、2013年。

人間が物を見るとき、脳がどのように視覚情報を処理しているのかを、錯視や視覚認知の研究から解説した書籍である。目に入る情報と、実際に知覚される内容が同じではない理由を理解する際に役立つ。

Amazonで書籍を見る

『〈意識〉とは何だろうか 脳の来歴、知覚の錯誤』

下條信輔、講談社、講談社現代新書、1999年。

人間の意識や知覚がどのように成立するのかを、認知科学や脳科学の観点から考える書籍である。視界に入っている情報と、意識的に認識される情報の違いについて理解を深める際に参考になる。

Amazonで書籍を見る

『ザ・マインド 意識とは何か』

E・ブルース・ゴールドスタイン著、ネルソン・サトコ訳、ニュートンプレス、ニュートン新書、2022年。

知覚、注意、記憶、感情など、人間の心の働きを認知心理学の研究から紹介した書籍である。空間的注意を、意識や知覚、情報処理の仕組みと関連づけて学ぶ際に適している。

Amazonで書籍を見る

『集中力はいらない』

森博嗣、SBクリエイティブ、SB新書、2018年。

集中することを常に重視する考え方を見直し、自由な発想や思考の広がりについて考察した書籍である。注意を特定の対象へ向けることと、広い範囲の情報を受け取ることの意味を考える際に参考になる。

Amazonで書籍を見る

『スマホ脳』

アンデシュ・ハンセン著、久山葉子訳、新潮社、新潮新書、2020年。

スマートフォンやSNSが、注意、記憶、睡眠などに及ぼす影響について紹介した書籍である。外部からの刺激によって注意が向く現象を、現代の日常生活と結びつけて考える際に役立つ。

Amazonで書籍を見る

引用・参考文献

  1. Posner, M. I. (1980). Orienting of attention. Quarterly Journal of Experimental Psychology, 32(1), 3–25. https://doi.org/10.1080/00335558008248231
  2. Müller, H. J., & Rabbitt, P. M. A. (1989). Reflexive and voluntary orienting of visual attention: Time course of activation and resistance to interruption. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 15(2), 315–330. https://doi.org/10.1037/0096-1523.15.2.315
  3. Eriksen, C. W., & St. James, J. D. (1986). Visual attention within and around the field of focal attention: A zoom lens model. Perception & Psychophysics, 40(4), 225–240. https://doi.org/10.3758/BF03211502
  4. Yeshurun, Y., & Carrasco, M. (1998). Attention improves or impairs visual performance by enhancing spatial resolution. Nature, 396, 72–75. https://doi.org/10.1038/23936
  5. Carrasco, M., Ling, S., & Read, S. (2004). Attention alters appearance. Nature Neuroscience, 7, 308–313. https://doi.org/10.1038/nn1194
  6. Posner, M. I., Walker, J. A., Friedrich, F. J., & Rafal, R. D. (1984). Effects of parietal injury on covert orienting of attention. Journal of Neuroscience, 4(7), 1863–1874. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.04-07-01863.1984
  7. Corbetta, M., & Shulman, G. L. (2002). Control of goal-directed and stimulus-driven attention in the brain. Nature Reviews Neuroscience, 3, 201–215. https://doi.org/10.1038/nrn755
  8. Kustov, A. A., & Robinson, D. L. (1996). Shared neural control of attentional shifts and eye movements. Nature, 384, 74–77. https://doi.org/10.1038/384074a0
  9. Liu, B., Nobre, A. C., & van Ede, F. (2022). Functional but not obligatory link between microsaccades and neural modulation by covert spatial attention. Nature Communications, 13, Article 3503. https://doi.org/10.1038/s41467-022-31217-3
  10. Posner, M. I., Rafal, R. D., Choate, L. S., & Vaughan, J. (1985). Inhibition of return: Neural basis and function. Cognitive Neuropsychology, 2(3), 211–228. https://doi.org/10.1080/02643298508252866