共有志向性はコミュニケーションシステム確立時の対人神経同期を調節する

Communications Biology volume 6、記事番号: 832 (2023) この記事を引用

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共有志向性 (SI) が新しい対人コミュニケーションシステムの確立に影響を与えるかどうか、またどのように影響するかについてはほとんどわかっていません。この問題を調査するために、私たちは協調シンボリックコミュニケーションゲーム (CSCG) を設計し、行動機能的近赤外分光法 (fNIRS) ベースのハイパースキャニングおよび超経頭蓋交流刺激 (hyper-tACS) 手法を適用しました。ここでは、SI がコミュニケーションの正確さに大きく寄与していることを示します。さらに、ダイアッドが新しいコミュニケーションシステムの確立に成功すると、右上側頭回（rSTG）におけるSI、コミュニケーションの正確さ、および対人神経同期（INS）がより高くなります。さらに、SI は INS を増加させることで通信の精度に影響を与えます。さらに、時系列および長期短期記憶ニューラルネットワーク解析を使用して、INS が通信システムの形成初期段階で通信精度を予測できることを発見しました。重要なことは、INS は通信システムの形成段階でのみ SI と通信精度の関係を部分的に仲介することです。逆に、通信システムが確立されると、SI や INS は通信の精度に寄与しなくなります。最後に、hyper-tACS 実験により、INS が通信の正確さに因果関係があることが確認されました。これらの発見は、新しい対人コミュニケーションシステムの確立の根底にある、SI と INS によって支配される行動的および神経的メカニズムを示唆しています。

コミュニケーションは、人々がメッセージの交換を通じて意味を生み出すプロセスとして定義されます1。これは、調和のとれた人間関係を育み2、仕事効率を向上させ3、社会的結束を維持する上で重要な役割を果たします4。重要なのは、自閉症スペクトラム障害5、6および統合失調症7を持つ人は、コミュニケーションの困難を特徴としているということです。しかし、研究者にとっての大きな謎は、それがどのようにして生じるかということです。つまり、新しい対人コミュニケーションシステムはどのようにして現れるのでしょうか?

ここ数十年、科学者たちは自然主義的かつ実験的な手法を用いて、人間がどのようにコミュニケーションシステムを構築するかを研究してきました。自然主義的研究では、ろう児によって考案された家庭用手話コミュニケーションシステム8、幼児による言語習得9、ニカラグア手話の創作などを観察することにより、人間のコミュニケーションの出現を調査しています10。しかし、これらの自然主義的研究には実験的制御が欠けており、人間のコミュニケーションの出現に有利な重要な変数を特定することは困難です。したがって、実験研究者は、実験記号論パラダイムを使用して、制御された実験室条件下で新しい人間のコミュニケーションシステムがどのように出現するかを調査することによって、この問題を克服しようと試みています。通常、実験的記号論パラダイムでは、参加者に、たとえば描画 11、12、ジェスチャー 13、14、または文字と図形のマッピング 15 などの象徴的なモダリティを通じて協力的なゲームをプレイするように求めます。これらの行動観察方法を使用して、これまでの研究では、対人コミュニケーションの結果に影響を与えるいくつかの要因が特定されています。たとえば、ある研究では、神経症と生活満足度の関係におけるコミュニケーション障害の仲介役割を調査しています。神経症傾向は人々のコミュニケーション障害に大きな影響を与えることがわかっています16。さらに、他の研究者の中には、人間の言語コミュニケーションにおける意味情報に対する作業記憶の重要な役割を強調している人もいます17,18。さらに、最近の研究では、協調記号論ゲームにおいて、視点を取ることで失敗グループに比べて成功グループのコミュニケーションの精度が向上することが実証されています19。

従来の行動観察法に基づく研究とは対照的に、神経科学的手法もコミュニケーションシステムの出現を研究するために使用されます。 Stolk et al.20 は、参加者の 2 人組それぞれに、デジタルボード上で幾何学的形状を動かして相互にコミュニケーションするように依頼しました。実験中、各ダイアド内の 1 人の参加者の神経活動が脳磁図 (MEG) を使用して測定されました。 MEG 信号の時間分解スペクトルパワーを推定することにより、神経活動を評価するためにビームフォーミング解析が実施されました。重要な発見は、コミュニケーション上の問題を解決すると、伝達者と受信者の両方に同等の神経活動の変化が引き起こされるということです。さらに、この共有神経パターンは、右側頭葉 (TL) と腹内側前頭前野 (vmPFC) に空間的に局在しています 20。さらに、Stolk et al.21 は同じパラダイムを採用しましたが、2 人の参加者の脳活動を同時に調べました。彼らは 2 種類のコミュニケーション上の問題、1 つは既知の状態、もう 1 つは新しい状態を操作しました。既知の状況では、参加者が解決しなければならないコミュニケーション上の問題は、正式な実験前のトレーニングセッション中に遭遇したものでした。しかし、この新しい状況では、参加者が解決しなければならないコミュニケーションの問題は、まだ二人組に提示されていませんでした。彼らは、実際の二人組における右上側頭回（rSTG）活動間の相互相関は、既知の問題よりも新規の問題を伴うエピソードの方が強いことを発見しました21。これらの結果は、概念的空間に収束すると、コミュニケーター間の対人神経同期 (INS) が生じる可能性があることを示しています。他のいくつかの研究では、上側頭回/溝 (STG/STS)、中側頭回 (MTG)、A1+、および下側頭回などの一部の心の理論 (ToM) 脳領域における言語コミュニケーション中の話し手と聞き手の間の INS の強化が一貫して実証されています。前頭回（IFG）22,23。

0.960; Fig. 4c). Then, the paired samples t-test was also performed on the INS of CH15 with the condition (experimental vs. random). We observed a significantly higher INS at CH15 under the experimental condition (M ± SE, 0.06 ± 0.01) than that in random condition (M ± SE, 0.01 ± 0.01), t(42) = 2.72, p = 0.010, Cohen’s d = 0.61 (Fig. 4e). Additionally, we also found greater INS at CH20 during the COP under the experimental condition (M ± SE, 0.04 ± 0.01) than that in the random condition (M ± SE, 0.01 ± 0.01), t(42) = 2.37, p = 0.023, Cohen’s d = 0.46 (Supplementary Fig. 2b)./p> 0.05; Supplementary Fig. 3b)./p> 0.52, ps < 0.021, FDR correction), but not in the failure group (Fig. 6c)./p> 0.41, ps < 0.05; Fig. 7a, c), but not in the failure group (Spearman’s rank correlation, ps > 0.05; Fig. 7b, d)./p> 0.05). These results suggested that in-phase stimulation enhanced the INS in the rSTG during COP./p> 0.9, Fig. 10a). Additionally, we conducted the Kruskal–Wallis ANOVA with communicative accuracy during the CTP and found significant differences across the experimental conditions (H = 13.73, p = 0.001), with Tukey corrected post hoc tests revealing that communicative accuracy was significantly higher for the in-phase condition (M ± SE: 0.96 ± 0.05), when compared to the sham condition (M ± SE: 0.78 ± 0.05) and anti-phase condition (M ± SE: 0.77 ± 0.05), but not between the sham condition and anti-phase condition (Fig. 10b)./p>