私が見ているものが見えますか？子供の視覚記憶は不思議な仕組みで機能する

子どもたちが周囲を見回すとき、周囲の物体についてどれだけ理解しているでしょうか。科学者たちは最近、小さな子どもの脳をのぞき込み、視覚的作業記憶がどのように機能するかを解明する新しい方法を考案しました。彼らは、幼い子どもたちは外界の視覚的物体を記録するために脳の同じ部分を使用しているものの、それらの部分を異なる方法で使用していることを発見しました。

研究によると、成人の場合、視覚作業記憶は3～4個の物体で最大になる。つまり、成人は一度にほんの一握りの物体の方向と色を覚えられるということだ。しかし、発達中の脳で同じプロセスがどのように機能するかは誰も知らなかった。

脳の問題

一体どうやって幼い子供の脳の画像を得るのだろうか？ 血流を測定する fMRI では、被験者は閉所恐怖症を誘発する騒々しいチューブの中で長時間じっとしている必要があるが、これは 3 歳児には容易なことではない。EEG はリアルタイムの解像度で測定できるが、脳内の位置に関してはそれほど正確ではない。

アイオワ大学の心理学教授ジョン・スペンサーは、fNIRSと呼ばれる技術を使って、子供たちが何を見ているのかを調べた。彼によると、fNIRSは脳の発火信号の正確な位置を示す点でfMRIと同等の信号を提供する。子供たちを金属管に入れる必要もない。この技術は脳に2センチほどしか入り込まないため、頭蓋骨の厚い大人には不向きだが、小さな子供の脳には最適だという。

「脳の一部が活発に作業に従事すると、その部分が発火し始め、一連の効果が発生します」とスペンサー氏は説明する。脳は酸素を消費し始め、神経活動に応じて新しい血液を送り込む。そして、それを fNIRS が検出するのだ。

スペンサー氏の研究は、子どもの視覚的作業記憶を調べた初めての研究だった。3～4歳の子ども47人が、光ファイバーワイヤーが編み込まれた柔らかいスキー帽をかぶり、コンピューターゲームをしていた。その後、子どもたちはスクリーンに図形を見せられ、数秒前に見せられた図形と同じか違うかを判別しなければならなかった。

昨年6月にニューロイメージ誌に発表された研究結果によると、子どもたちの視覚作業記憶の位置は大人と同じだった。「子どもたちは、大人が作業記憶に使う前頭皮質の一部を使っているので、システムの働きにかなりの連続性がある」とスペンサー氏は言う。4歳児は、年少児よりもさらに活発に活動していた。

しかし、その後、驚くべきことが起こりました。子供たちは脳の同じ部分を使っているにもかかわらず、それらの脳領域の働き方は異なっていたのです。

プラトーか、プラトーでないか?

例を挙げましょう。電話番号を覚えようとすると、7桁なら覚えられるかもしれませんが、10桁の番号を脳に読み込ませようとしてもうまくいきません。大人は視覚作業記憶に3～4個の項目を保持できますが、それ以上保持するよう求められると、脳の容量は頭打ちになります。「これは神経レベルで確認できることです。大人に4個以上の項目を保持するよう求めると、脳は試行錯誤をあきらめて頭打ちになります。」

しかし、子どもたちはそのような反応を見せませんでした。子どもたちは物体の特徴を約 1.5 個しか覚えることができず、2 個以上の特徴を思い出そうとすると、脳の信号は停滞することなく増加し続けました。子どもたちの脳は、まだ新しい情報を理解しようとしているのです。

スペンサー氏は、何が起こっていると考えているのかを次のように説明しています。「頭打ちになるためには、必要なものだけを保持する、かなり集中力のある脳が必要です。幼い子供に視覚的なアイテムを 1 つ提示すると、彼らは大丈夫ですが、2 つになると非常に困難になり、3 つになるとすべてが台無しになります。彼らの脳の反応は非常に不安定です。」

スペンサー氏は、自分と同僚たちはこのプラトー効果を明確に探していたが、幼い子供にはそれが見つからなかったことに驚いたと語る。その後の研究では、プラトー効果が7歳前後の子供に現れ始めていることが分かってきているという。

個々の脳をのぞき見る能力は、子供たちを学校に行かせる準備にも役立つ。「今では、脳が発達の初期段階で何をしているかを測定でき、個々の子供たちを評価できます」とスペンサー氏は言う。これは、学校に通う前に注意力の問題を抱える子供たちに早期介入することにつながる可能性がある。

子どもが注意力の問題を抱えていると診断されるのは 5 歳以上で、その問題は学校でよく現れます。「しかし、子どもが 5 歳になる頃には、なかなか直せない悪い習慣が身についています」とスペンサー氏は言います。「年少の子ども向けの優れた診断ツールがあれば、より早く正しい方向に導くことができ、介入がより効果的かつ効率的になります。」