机の上に、教科書やノート、筆箱、スマートフォンなど、さまざまな物が置かれているとする。

その中から赤いボールペンを探そうとした場合、私たちは何に注意を向けるだろうか。

おそらく、すべての物を同じように観察するのではなく、赤い色やボールペンの形に注目するはずである。

一方、スマートフォンを探している場合には、同じ机の上であっても、注意を向ける特徴が変わると考えられる。

このように、私たちが何を探しているのか、何をしようとしているのかによって、注意を向ける対象は変化する。

この働きを「トップダウン注意」と呼ぶ。

トップダウン注意は、目の前にある情報をすべて同じように処理するのではなく、現在の目的に関係する情報を優先的に選ぶ働きである。

では、なぜ自分の目的によって注意の向け方が変わるのであろうか。また、目立つ刺激が存在していても、それを無視して必要な情報を探せるのはなぜなのだろうか。

本記事では、トップダウン注意の仕組み、心理学の実験、脳の注意ネットワーク、日常生活との関係について、認知心理学と認知神経科学の研究をもとに解説する。

1. トップダウン注意とは何か

トップダウン注意とは、自分の目的や意図、知識、期待などに基づいて、注意を向ける対象や場所を調整する働きである。

英語では「top-down attention」や「goal-directed attention」と呼ばれることがある。

例えば、図書館で特定の本を探す場合を考えてみよう。

本棚には多くの本が並んでいるが、探している本の表紙が青いと知っていれば、青い表紙に注意を向けやすくなる。

また、探している本が辞典であれば、辞典が置かれていそうな棚へ注意を向けるかもしれない。

つまり、現在の目的が、どの情報を重要だと判断するかに影響するのである。

トップダウン注意とボトムアップ注意の違い

注意の働きを理解するためには、「トップダウン注意」と「ボトムアップ注意」を区別することが重要である。

  • トップダウン注意：現在の目的や知識などに基づいて、注意を向ける対象を調整する働きである。
  • ボトムアップ注意：突然の音や明るい光など、外部の刺激の特徴によって注意が引きつけられる働きである。

例えば、赤いボールペンを探して赤い物に注意を向ける場合は、トップダウン注意の働きとして考えられる。

一方、ボールペンを探している途中で突然大きな音が鳴り、その方向へ注意が向いた場合は、ボトムアップ注意の働きが関係すると考えられる。

ただし、実際の注意は、この二つだけで完全に説明できるわけではない。

後述するように、過去の経験や報酬なども、注意の向け方に影響することが研究されている。

2. 自分の意図で注意を移せることは実験で確認されているのか

1980年、心理学者Michael I. Posnerは、注意を向ける場所と反応時間の関係を調べた研究を発表した。[1]

この研究は、トップダウン注意を理解するための古典的な研究の一つである。

画面に表示される手がかり

研究では、参加者が画面の中央を見ながら、左右のどちらかに現れる刺激へ反応する課題などが用いられた。

刺激が現れる前には、次にどちらの場所に刺激が現れやすいのかを示す手がかりが提示された。

例えば、右側に刺激が現れる可能性が高いと知らせる矢印が表示されたとする。

参加者は、実際に目を動かさなくても、右側に注意を向けることができる。

予想していた場所では反応が速くなる

実験では、手がかりが示していた場所に刺激が現れた場合、別の場所に現れた場合よりも反応が速くなることが確認された。

これは、注意がすでに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。

重要なのは、視線を動かさない条件でも、このような効果が確認されたことである。

つまり、私たちは目を向ける場所を変えなくても、目的に応じて注意する場所を調整できるのである。

日常生活ではどう考えられるのか

例えば、駅で友人を待っている場合を想像してほしい。

友人が改札口から出てくるとわかっていれば、自然と改札口付近に注意を向けるだろう。

改札口に多くの人がいても、友人が現れる可能性の高い場所を優先的に確認することができる。

このような行動は、現在の目標や予想によって注意の向け方が変化することを理解するための例である。

3. 目立つ刺激でも、目的に合わなければ注意を引きつけないのか

突然現れた刺激や、周囲と異なる色の物は、注意を引きつけやすいと考えられている。

しかし、どれほど目立つ刺激であっても、必ず注意を引きつけるのであろうか。

1992年、Folk、Remington、Johnstonは、この問題について実験を行った。[2]

実験では何を調べたのか

研究者たちは、参加者が探す刺激の特徴と、その前に現れる手がかりの特徴との関係を調べた。

例えば、突然現れる刺激を探す課題と、特定の色を持つ刺激を探す課題を比較した。

また、実際に探している刺激とは関係のない場所に、突然の出現や色の変化を伴う手がかりを提示した。

その後、参加者が目標の刺激に反応するまでの時間を測定した。

目的に合った刺激が注意を引きつけやすい

実験では、探している刺激の特徴と手がかりの特徴が一致する場合に、注意の移動を示す効果が生じやすいことが確認された。

例えば、突然現れる刺激を探している場合には、突然の出現を伴う手がかりの影響を受けやすかった。

一方、色の違いを手がかりに探している場合には、色の変化を伴う手がかりの影響が大きくなることがあった。

研究者たちは、外部の刺激による注意の捕捉が、現在の課題に必要な特徴に左右されると考えた。

これは「条件付き注意捕捉」と呼ばれる考え方である。

なぜ重要な研究なのか

この研究は、注意が外部の刺激によって一方的に決まるわけではないことを示している。

私たちは、現在の目的に合わせて、どのような刺激に反応しやすいかを調整している可能性があるのである。

ただし、すべての目立つ刺激を意図的に無視できると証明されたわけではない。

実際には、目的と無関係な刺激が注意を引きつける場合も報告されている。

4. なぜ目的に合った物を見つけやすくなるのか

例えば、スーパーで赤いリンゴを探している場合を考えてみよう。

店内には、野菜、果物、飲み物、菓子など、多くの商品が存在する。

しかし、赤いリンゴを探している人は、すべての商品を同じように調べる必要はない。

赤い色や丸い形、果物売り場の位置などを手がかりにすれば、探索の効率が高まる可能性がある。

ガイド付き探索理論

2021年、心理学者Jeremy M. Wolfeは、視覚探索についての理論を発展させた「Guided Search 6.0」を発表した。[3]

この理論では、視覚探索を行うとき、注意が無作為にすべての場所を調べているわけではないと考える。

むしろ、複数の情報を利用して、どの場所や物を優先的に調べるべきかを決めているのである。

注意を導く五つの情報

Wolfeは、視覚探索における注意の誘導に、主に次のような情報が関係すると整理している。

  • 現在の目標に基づく情報
  • 刺激の色や明るさなどの目立ちやすさ
  • 過去に注意を向けた経験
  • 過去に報酬と結びついた経験
  • 場面の意味や物の配置についての知識

例えば、キッチンでスプーンを探すとき、天井よりも引き出しや食器の近くを探す方が自然である。

これは、私たちがスプーンの色や形だけでなく、スプーンがどこに置かれていそうかという知識を持っているためと考えられる。

つまり、注意の向け方には、現在の目的だけでなく、世界についての知識も関係するのである。

優先順位マップという考え方

Guided Searchの理論では、視野のどの場所が次に注意を向けるべき場所なのかを表す「優先順位マップ」という考え方が用いられている。

例えば、赤いリンゴを探している場合には、赤い色を持つ物や、果物が置かれていそうな場所の優先度が高くなると考えられる。

この優先順位は固定されたものではなく、目的や周囲の状況などに応じて変化する。

ただし、優先順位マップは注意の働きを説明するための理論的なモデルであり、脳の中に地図のような画像がそのまま存在しているという意味ではない。

5. 目立つ物を無視することもトップダウン注意なのか

自分の目的に合った情報を探すためには、必要な情報を選ぶだけでなく、無関係な情報に注意を奪われないことも重要である。

例えば、試験勉強をしているとき、机の上のスマートフォンが光ったとする。

その光は目立つ刺激であるが、現在の目標が勉強であれば、スマートフォンに注意を向けない方がよい場合がある。

しかし、無関係な刺激は常に無視できるのであろうか。

目的があっても注意を奪われる場合がある

1992年、Theeuwesは、色や形が異なる刺激を探す視覚探索実験を行った。[4]

参加者は、複数の図形の中から、特定の形や色を持つ刺激を探す課題に取り組んだ。

その際、現在の課題には関係しないものの、周囲と異なる特徴を持つ目立つ刺激が現れることがあった。

その結果、無関係な刺激によって探索が妨げられる場合が確認された。

つまり、自分が何を探すべきか理解していても、目立つ刺激に注意を奪われることがあるのである。

目立つ刺激を積極的に抑える仕組み

一方、2018年、GaspelinとLuckは、目立つが無関係な刺激を無視する仕組みについて研究を整理した。[5]

この論文では、目立つ刺激に注意が向いた後で、別の場所へ注意を戻すだけではなく、無関係な刺激への処理を事前に弱めるような抑制が働く可能性が論じられている。

例えば、赤い物を探す必要がないとわかっている場合には、赤い物への注意の優先度を低くするような働きが考えられる。

これは、注意の制御が単に重要な情報を強めることだけではないことを示している。

無関係な情報の影響を弱めることも、効率的な注意の配分に関係するのである。

ただし、無関係な刺激の抑制がどのような条件で生じるのかについては、研究が続けられている。

6. トップダウン注意には脳のどのような働きが関係するのか

トップダウン注意は、脳の一つの場所だけで行われているわけではない。

複数の脳領域が協力し、現在の目的に合った情報を優先的に処理することに関係している。

脳の注意ネットワーク

2002年、CorbettaとShulmanは、目的に従って注意を向ける働きと、外部の刺激に反応する働きについて、脳科学の研究を整理した。[6]

研究者たちは、目標に従った注意の調整には、前頭葉と頭頂葉を中心とする脳のネットワークが関係すると論じた。

例えば、特定の場所や特徴を探しているときには、その情報を優先的に処理するように脳の活動が調整されると考えられる。

一方、予想していなかった重要な刺激が現れた場合には、現在の注意の向け方を変えることに関わる別のネットワークも働く。

ただし、これらのネットワークは完全に独立しているわけではない。

実際の注意の制御には、複数の脳領域の相互作用が関係しているのである。

複数の情報が競争しているという考え方

1995年、DesimoneとDuncanは、選択的注意の神経的な仕組みについて研究を整理した。[7]

この研究では、同時に存在する複数の刺激が、脳内での情報処理をめぐって競争するという考え方が重要である。

例えば、目の前に赤い本、青い本、黄色い本があるとする。

これらの刺激は同時に視覚情報として入力されるが、すべてが同じ強さで処理されるわけではない。

現在の目的によって、赤い本に関係する情報の処理が優先される可能性がある。

こうした考え方は「偏向競合理論」と呼ばれる。

重要なのは、注意が情報の処理に影響を与えるという点である。

私たちは単に世界を受け取るだけでなく、現在の目的に応じて、どの情報を優先するのかを調整しているのである。

7. 過去の経験や報酬も注意の向け方を変えるのか

ここまで、トップダウン注意は現在の目的によって変化することを説明してきた。

しかし、注意の向け方は、現在の目的だけで決まるわけではない。

2012年、Awh、Belopolsky、Theeuwesは、トップダウン注意とボトムアップ注意という二つの区別だけでは、注意の働きを十分に説明できないと論じた。[8]

以前に注意を向けた経験の影響

例えば、いつも同じ場所に鍵を置いている場合、その場所を自然と探すようになることがある。

これは、現在の目的に加えて、過去に繰り返し注意を向けた経験も、注意の向け方に関係している可能性を示している。

Awhらは、現在の目的、刺激の目立ちやすさ、過去の選択経験を区別して考える必要があると指摘した。

報酬によって注意が引きつけられる

2011年、Anderson、Laurent、Yantisは、過去に報酬と結びついた刺激が、その後の注意にどのような影響を与えるのか調べた。[9]

研究では、参加者に特定の色を持つ刺激を選ぶ課題を行わせ、その色と金銭的な報酬を結びつけた。

その後、報酬とは関係のない別の視覚探索課題を行わせた。

すると、以前に報酬と結びついていた色の刺激が、現在の課題とは無関係であっても、探索を妨げる場合が確認された。

つまり、過去に価値があると学習した情報は、現在の目的に反して注意を引きつけることがあるのである。

現在の目的と過去の経験は同じではない

例えば、勉強に集中しようと思っていても、普段から頻繁に確認しているスマートフォンが気になることがある。

この場合、現在の目的は勉強である。

しかし、スマートフォンを繰り返し確認してきた経験や、通知を確認することで得られる情報への期待などが、注意に影響している可能性がある。

ただし、これは研究結果を日常生活に当てはめた解釈であり、スマートフォンが気になる原因を一つの心理学的な仕組みだけで説明できるわけではない。

重要なのは、注意が現在の目的だけでなく、過去の経験や刺激の特徴によっても変化するという点である。

8. 独自の考察：トップダウン注意は情報の重要性を変える働きではないか

ここまでの研究を踏まえると、トップダウン注意について一つの重要な考え方ができる。

それは、トップダウン注意が、目の前の情報そのものを変えるのではなく、その情報をどれほど重要なものとして扱うかを変える働きだということである。

① 同じ風景でも目的によって注目するものが変わる

例えば、初めて訪れた街を歩いているとする。

昼食を食べる店を探している場合には、飲食店の看板やメニューに注意を向けやすくなるかもしれない。

一方、駅を探している場合には、案内標識や電車の表示に注意を向けやすくなるだろう。

街の風景自体は同じであっても、現在の目的によって、重要だと感じる情報が変わるのである。

② 見えていることと、注意を向けていることは異なる

私たちは、目の前にある情報をすべて同じように処理しているわけではない。

例えば、教室に時計が置かれていても、授業に集中しているときには、その時計の針の位置を意識していない場合がある。

しかし、授業の終了時刻が気になり始めると、時計が重要な情報として選ばれやすくなる。

つまり、ある物が視界に入っていることと、その物へ注意を向けていることは同じではないのである。

③ トップダウン注意は常に成功するわけではない

自分の目的を明確にすれば、必要な情報に注意を向けやすくなる場合がある。

しかし、突然の大きな音や目立つ光、過去に報酬と結びついた刺激などによって、注意が別の対象に向くこともある。

そのため、トップダウン注意を完全に自由な意識の働きとして考えることはできない。

現在の目的と、外部の刺激の特徴や過去の経験が、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 目的を明確にすることは注意を助けるのか

例えば、勉強するときに、単に「集中しよう」と考える場合と、「この文章の主張を三つ見つけよう」と考える場合を比較してみよう。

後者では、何に注意を向ければよいのかが、より明確になっている。

そのため、目標に関連する情報を選ぶうえで役立つ可能性がある。

ただし、目標を具体的に設定することで、すべての課題において成績が向上すると証明されたわけではない。

ここで重要なのは、トップダウン注意の仕組みから考えると、何を探し、何を判断するのかという目標が、情報の選択に関わるという点である。

トップダウン注意を日常生活で活用するには

トップダウン注意に関する研究からは、次のような工夫が考えられる。

  • 目的を具体的にする。 何を探すのか、何を確認するのかを明確にすることで、必要な情報に注意を向けやすくなる可能性がある。
  • 探索する対象の特徴を意識する。 色、形、位置など、目標に関係する特徴を確認することで、効率的な探索につながる場合がある。
  • 不要な刺激を減らす。 目立つ通知や広告などを減らすことで、目的と無関係な情報への注意の移動を少なくできる可能性がある。
  • 過去の習慣にも注目する。 現在の目的とは異なる情報に繰り返し注意が向く場合、過去に形成された習慣や経験が関係している可能性を考える。
  • 目的が変わったら注意の向け方を見直す。 新しい目標に合わせて、重要な情報の特徴を考え直すことが役立つ場合がある。

これらは研究結果から考えられる実践的な工夫であり、すべての人に同じ効果が確認された方法というわけではない。

また、目立つ刺激に注意が向くこと自体が悪いわけではない。

例えば、危険を知らせる警報に注意を向けることは、安全を確保するうえで重要である。

そのため、トップダウン注意とボトムアップ注意は、どちらか一方が常に優れているという関係ではないのである。

9. まとめ

トップダウン注意とは、自分の目的や意図、知識などに基づいて、注意を向ける対象を調整する働きである。

心理学と脳科学の研究からは、次のようなことが示されている。

  • 現在の目的や予想によって、注意を向ける場所や対象が変化する。
  • 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。
  • 探している刺激の特徴によって、外部の刺激が注意を引きつける程度が変わる場合がある。
  • 視覚探索では、目的、刺激の特徴、過去の経験、報酬、場面についての知識などが関係する。
  • 目立つ刺激を無視するために、無関係な情報への処理を抑える働きが生じる場合がある。
  • トップダウン注意には、前頭葉と頭頂葉を中心とする脳のネットワークが関係している。
  • 過去の選択経験や報酬によって、現在の目的とは異なる刺激に注意が向く場合がある。

つまり、私たちは目の前の世界を、すべて同じように処理しているわけではない。

何を探しているのか、何をしようとしているのかによって、重要な情報が選ばれ、注意の向け方が変化するのである。

ただし、注意は現在の目的だけで決まるわけではない。

外部の刺激の目立ちやすさや、過去の経験、報酬との関係なども、注意の配分に影響する。

トップダウン注意を理解することは、人間が情報の多い世界の中から、なぜ必要な情報を選び取ることができ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。

人間の注意や集中力がどのように働くのかを、心理学と脳科学の研究から解説した書籍である。目標に合わせて注意を向ける働き、無関係な刺激による注意の妨害、マルチタスクなどを理解する際に役立つ。

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『集中力はいらない』

森博嗣、SBクリエイティブ、SB新書、2018年。

集中することだけを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論じた書籍である。トップダウン注意のような目的に従った情報選択と、目的にとらわれない思考の価値を比較して考える際に参考になる。

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『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、人間の注意、記憶、睡眠などにどのように関係するのかを解説した書籍である。目的に従って注意を維持しようとしても、通知や新しい情報に注意が向く理由を、日常生活と結びつけて考えるために役立つ。

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『最強脳 『スマホ脳』ハンセン先生の特別授業』

アンデシュ・ハンセン著、久山葉子訳、新潮社、新潮新書、2021年。

脳の働き、集中力、記憶力、運動との関係について、身近な事例を使って説明した書籍である。注意の制御を、日常生活や学習の工夫と関連づけながら理解したい読者に適している。

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『脳には妙なクセがある』

池谷裕二、新潮社、新潮文庫、2018年。

人間の脳が情報を処理するときに現れるさまざまな特徴を、脳科学の研究から解説した書籍である。注意だけでなく、認知、感情、判断などの仕組みを幅広く理解する際に参考になる。

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『受験脳の作り方 脳科学で考える効率的学習法』

池谷裕二、新潮社、新潮文庫、2011年。

記憶や学習の仕組みを脳科学の観点から解説した書籍である。トップダウン注意そのものを主題とする本ではないが、何を学習するのかという目標と、学習方法や記憶の定着との関係を考える際に役立つ。

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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. Folk, C. L., Remington, R. W., & Johnston, J. C. (1992). Involuntary covert orienting is contingent on attentional control settings. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 18(4), 1030–1044. https://doi.org/10.1037/0096-1523.18.4.1030
  3. Wolfe, J. M. (2021). Guided Search 6.0: An updated model of visual search. Psychonomic Bulletin & Review, 28(4), 1060–1092. https://doi.org/10.3758/s13423-020-01859-9
  4. Theeuwes, J. (1992). Perceptual selectivity for color and form. Perception & Psychophysics, 51(6), 599–606. https://doi.org/10.3758/BF03211656
  5. Gaspelin, N., & Luck, S. J. (2018). The role of inhibition in avoiding distraction by salient stimuli. Trends in Cognitive Sciences, 22(1), 79–92. https://doi.org/10.1016/j.tics.2017.11.001
  6. 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
  7. Desimone, R., & Duncan, J. (1995). Neural mechanisms of selective visual attention. Annual Review of Neuroscience, 18, 193–222. https://doi.org/10.1146/annurev.ne.18.030195.001205
  8. Awh, E., Belopolsky, A. V., & Theeuwes, J. (2012). Top-down versus bottom-up attentional control: A failed theoretical dichotomy. Trends in Cognitive Sciences, 16(8), 437–443. https://doi.org/10.1016/j.tics.2012.06.010
  9. Anderson, B. A., Laurent, P. A., & Yantis, S. (2011). Value-driven attentional capture. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(25), 10367–10371. https://doi.org/10.1073/pnas.1104047108