自己意識を本人が無自覚のうちに変容できるニューロフィードバック技術の開発

実験では、高い確信度にかかわる脳活動パターンを誘導することで確信度を上げることを狙いとしたDecNef訓練と、低い確信度にかかわる脳活動パターンを誘導することで確信度を下げることを狙いとした訓練の両方を、同一の被験者について、それぞれ二日間ずつ行いました。二種類のDecNef訓練の前後に心理実験を行い、狙った方向に確信度を変容できたかどうかを検討しました。実験には、10名の被験者が参加しました。

確信度を上げることを狙いとしたDecNef訓練では、「高い確信度」にかかわる脳活動を被験者が誘導できたときに報酬が与えられ、一方、確信度を下げることを狙いとしたDecNef訓練では、「低い確信度」にかかわる脳活動を被験者が誘導できたときに報酬が与えられました。DecNef訓練中の脳活動が、どのくらい「高い確信度」または「低い確信度」にかかわるのかをリアルタイムに評価するために、DecNef訓練に先行して、確信度にかかわる脳活動パターンを解読するデコーダを、人工知能技術を用いて作成しました。上の図①にデコーダを作成するために実施した実験の手順を示します。被験者にはランダムドット運動（多数のドット（点）の一部のみが一定の方向に、他のドットはランダムな方向に動く動画）を呈示しました。被験者には、知覚された運動方向を「右」か「左」の二択で回答してもらい、さらにその回答に対してどのくらい確信があるかという確信度を1から4の4段階で評定してもらいました。この課題に取り組んでいる間の脳活動をfMRIによって計測し、前頭前野と頭頂葉を含む高次脳ネットワークの脳活動のパターン（上図②）から、確信度の高低（評定が3-4か、1-2）を予測するデコーダを作成しました。デコーダの作成にはスパースロジスティック回帰と呼ばれる方法を使用しました。一旦デコーダを作成すると、現在の脳活動が、確信度が高いときの活動に近いのか、確信度が低いときの活動に近いのかを予測することができます。このデコーダを用いて、次のDecNef訓練を行いました。

DecNef訓練によって、前頭前野から頭頂葉にまたがる脳活動のパターンを操作することにより、被験者が感じる知覚確信度を狙った方向に変える（上げる、または下げる）ことが可能かどうかを検証しました。すべての被験者（10名）は、確信度を上げる訓練と確信度を下げる訓練の両方を、それぞれ二日間連続で行いました。どちらの訓練を先に行うかは被験者間でランダマイズしました。

DecNef訓練によって、はたして知覚確信度が変わったのかどうかを明らかにするために、確信度を上げるためのDecNef訓練と、確信度を下げるためのDecNef訓練それぞれの前後において、心理実験を行いました。この心理実験の内容は、前述のデコーダ作成の内容と全く同じで、被験者は運動方向が左右どちらかを回答し、さらにその知覚判断への確信度を4段階で回答しました。もし、DecNef訓練の前後で、確信度は変化する一方で、知覚判断そのものの正答率（どのくらい正しく運動方向を回答できるか）が変わらなければ、DecNef訓練で操作した前頭前野と頭頂葉を含む高次脳ネットワークの活動が、「知覚」ではなく、「（知覚を）俯瞰」するメタ認知に選択的にかかわることを証明したことになります。

下の図の右側に示すように、DecNef訓練の前後において、知覚判断の正答率の変化は見られませんでした。一方、下の図の左側に示すように、確信度を上げることを狙いとした訓練後には、確信度が有意に上がり、確信度を下げることを狙いとした訓練では確信度が有意に下がることが分かりました。つまり、DecNef訓練によって、運動方向が見えやすくなったり、見えにくくなったわけではないにもかかわらず、自らの運動方向の判断に対する確信が上がったり下がったりしたということになります。

下の図は、DecNef訓練中に被験者が脳活動をどのくらいうまく操作できたかと、DecNef訓練によってもたらされた確信度の変化の関係を示したものです。水色の丸は確信度を上げるDecNef訓練の結果を、黄色の丸は確信度を下げるDecNef訓練の結果を表しています。すべてのデータに基づき相関係数を計算したところ、r=0.68と有意な相関が観察されました。つまり、脳活動パターン操作がうまくいった被験者ほど、確信度の変化量も大きいことが分かり、DecNef訓練とDecNef訓練の効果（確信度の変化）の因果関係を示すことができました。