脳は線画の点をつなぐ
研究者たちは、線画で描かれた「ビーチ」のシーンを見ると、実際のビーチのカラー写真を見るのとほぼ同じパターンの脳の活動が活性化していることがわかりました。
人々が街路、森、高速道路、山、オフィスを含む他の自然のシーンの線画や写真を見たときも同じことが当てはまりました。
注目すべきことに、研究者が線画のピクセルの75％までを削除した場合でも、残りの線がシーンの広い輪郭を示している限り、人々はまだ、線が何を表すかを偶然よりも優れていました。
「私たちの結果は、私たちの脳がほんの数行から詳細なシーン全体を再現できることを示唆しています」と、オハイオ州立大学の心理学研究の主任執筆者および心理学の助教授であるダークベルナールヴァルター博士は述べています。
「これらのシーンを分類するための私たちの脳内の表現は、一部の人々が考えているよりも少し抽象的であるように見えます。ストリートシーンからビーチを区別するためにテクスチャや色などの機能は必要ありません」と彼は言った。
調査結果は、オンラインの初期版で公開されています 全米科学アカデミーの議事録.
この研究では、10人の参加者が、ビーチ、街の通り、森、高速道路、山、オフィスなど、6つのカテゴリのシーンのカラー写真と線画を閲覧し、機能的磁気共鳴画像（fMRI）を使用して脳をスキャンしました。
fMRI画像は、参加者の写真や線画を見たときに、参加者の脳のいくつかの領域で何が起こっているかを研究者に示しました。最も重要な結果は、科学者が（顔やオブジェクトではなく）シーンのエンコードと認識に重要な役割を果たす脳の領域である海馬傍場所（PPA）で発生しました。
参加者がカラー写真を見たときのデータを使用して、研究者はソフトウェアベースのデコーダーをトレーニングし、参加者が見たシーンの種類（ビーチ、山など）を、PPAの脳活動のパターンに基づいて通知しましたfMRI。
デコーダーは完璧とはほど遠いものでしたが、特定のfMRI画像で人が見ているシーンを予測することは偶然よりも優れていました。
最も重要なのは、デコーダーは、写真のように線画に焦点を合わせたときに、人がどのシーンを見たかを予測することもできることです。実際、デコーダーは、一次視覚皮質の写真と比較して、線画の予測において、それほどではありませんが、わずかに優れていました。
「線画はある程度のデコードを可能にするのに十分であると期待していましたが、写真にメリットがないことは驚くべきことでした。デコーダーを写真に使用した場合、線画よりもデコーダーの方が優れていませんでした」とBernhardt-Waltherは述べました。
調査結果は、デコーダーが写真で訓練されたとき、人々が線画で見ているシーンを予測することで同等にうまく機能したことを示し、逆もまた同様です。
「これは、脳が同じ情報を使用して、線画や写真が提示されているときに、脳がどのシーンを表示しているかをデコードすることを示唆している」と彼は言った。
さらに、結果は、デコーダーがエラーを起こした場合、写真と線画の両方で同様のエラーを発生させることを示しました。たとえば、デコーダーが実際に森の写真を見ているときに人々が山の写真を見ていると思った場合、線画を分析しているときに同じ間違いを犯します。
「エラーのパターンは信じられないほどよく一致しているので、写真と線画の表現が脳内で非常に似ているという追加の証拠になります」とBernhardt-Walther氏は語った。
しかし、人々が自分が表すものを認識できるようにする線画についてはどうでしょうか？研究の一環として、研究者たちは線画から線の一部を削除し、どのシーンが描かれているかまだわかるかどうか参加者に尋ねました。場合によっては、図面のピクセルの最大75％を削除しました。
研究者が、空、水、砂などのグローバル構造を表す図面に長い輪郭を残した場合でも、参加者は、どのようなシーンが約60％の時間描かれていたかを正しく予測できました。
しかし、研究者がこれらの長い輪郭を取り除いて、葉、建物の窓、山腹の個々の尾根などの詳細を表す短い輪郭のみを残した場合、参加者の精度はかなり低下しました。
これらの調査結果は、人々がシーンを分類するために写真に見られる特定の情報（色、濃淡、テクスチャなど）を必要とする人間の視覚のいくつかのモデルに疑問を投げかけています。
「もちろん、写真の豊富な情報源を利用できる場合はそれを使用しますが、脳は日和見主義者です。利用可能なものを使用します」とBernhardt-Walther氏は述べています。 「線画から多くの情報を得ることができます。」
この結果は、線画が人の歴史の中で芸術の形態としても、情報を簡単に提示する方法としても、なぜこれほど重要な役割を果たしてきたのかも示唆しています。
「岩壁に形を描くことができることに気づいた初期の人間の驚異を想像してみてください。それは彼が殺したばかりの実際の動物に似ていました。線画は先史時代から存在してきました」とBernhardt-Walther氏は語った。
出典：オハイオ州立大学
