[論文レビュー] The role of self-touch experience in the formation of the self

Matej Hoffmann|arXiv (Cornell University)|Dec 21, 2017

Plant and Biological Electrophysiology Studies参考文献 32被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、胎児期および新生児期の自己接触体験が、冗長な本体感覚的フィードバックと皮膚感覚フィードバックを用いて、空間における身体の表象を学習するための基本的メカニズムとして機能することを提案する。現象学、発達心理学、神経科学を統合し、自己接触が、マルチモーダルな身体表象の出現を支援する、特異的かつ条件づけられた刺激であると主張する。計算モデルおよびロボットモデルにより、このような学習がセンサモータデータのみから可能であることが検証されている。

ABSTRACT

The human self has many facets: there is the physical body and then there are different concepts or representations supported by processes in the brain such as the ecological, social, temporal, conceptual, and experiential self. The mechanisms of operation and formation of the self are, however, largely unknown. The basis is constituted by the ecological or sensorimotor self that deals with the configuration of the body in space and its action possibilities. This self is prereflective, prelinguistic, and initially perhaps even largely independent of visual inputs. Instead, somatosensory (tactile and proprioceptive) information both before and after birth may play a key part. In this paper, we propose that self-touch experience may be a fundamental mechanisms to bootstrap the formation of the sensorimotor self and perhaps even beyond. We will investigate this from the perspectives of phenomenology, developmental psychology, and neuroscience. In light of the evidence from fetus and infant development, we will speculate about the possible mechanisms that may drive the formation of first body representations drawing on self-touch experience.

研究の動機と目的

• 言語や視覚的優位性の前段階にある早期発達期における自己接触がセンサモータル・セルフの形成に果たす役割を調査すること。
• 自己表現理論における「混沌状態」を解消するため、自己接触を身体スキーマ形成の基盤的で自己反省的でないメカニズムとして特定すること。
• 触覚に関する現象学的知見と、発達的データおよびセンサモータル学習の計算モデルを橋渡しすること。
• 自己接触の配置が、事前の知識なしに空間における身体の表象を学習可能であるという仮説を検証すること。
• 身体の3次元的表象が自己接触データから学習可能であるかを、体化された脳モデルおよびロボットモデルを用いて検証すること。

提案手法

• フッサール、メールロウ＝ポンティ、ラトクリフの自己接触に関する現象学的分析を基盤とし、身体の自己形成のための一次的・非二元的感覚としての触覚を位置づける。
• 胎児および乳児の研究から得られる発達的データを統合し、自発的な自己接触行動（例：手→口、頭尾方向の進行）および予期的運動を示す。
• ポincareおよび現代のアクティブインファレンス理論的モデルを適用し、センサモータル経験のみから身体および環境の空間的構造を推論可能であることを示す。
• iCubロボットで自己組織化マップを用い、下位から上位への自己教師ありの方法で皮膚感覚および本体感覚の表象を学習する。
• ロボットに設計された自己接触モジュールを実装し、皮膚感覚と本体感覚信号の統合が身体モデル形成に与える影響を検証する。
• 体化された脳シミュレーションに計算モデルを根拠とし、事前の知識なしに自己接触がマルチモーダルな身体表象をブートストラップ可能であるかを検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 自己接触体験は、早期発達期におけるセンサモータル・セルフの形成にどのように寄与するか？
• RQ2 他の感覚入力と比較して、自己接触が身体表象のブートストラップにどのように特異的に適しているのか？
• RQ3 視覚的または言語的入力なしに、本体感覚および皮膚感覚のフィードバックのみから空間における身体のモデルを学習できるか？
• RQ4 多モodalな身体表象（例：皮膚感覚、本体感覚、視覚）が一体となる発達的段階はいつで、何がその統合を引き起こすのか？
• RQ5 計算モデルおよびロボットモデルが、乳児に観察される身体表象形成の発達的経路をどの程度再現できるか？

主な発見

• 19週齢から始まる胎児期の自己接触、特に手→口の動きは、初期の意図性と予測的制御を示し、rudimentaryな身体モデルの存在を示唆する。
• 生後0か月から6か月にかけて、乳児は頭尾方向の進行を示す自己接触行動の頻度と複雑さが増し、発達のマイルストーンと相関する。
• 生後2か月から3か月の期間は、多モーダルな身体表象の統合が顕著に進行する重要な転換期であり、大脳皮質の成熟と覚醒度の上昇と一致する。
• 神経的証拠から、空間的身體表象を担当する後頭側頭連合領域が生後発達し、多モーダル統合の主な場所である可能性がある。
• 計算モデルにより、本体感覚および皮膚感覚信号のみを用いて3次元空間的身体モデルを推論可能であることが示され、このような学習の理論的妥当性が裏付けられた。
• 体化されたロボットモデル（例：iCub）は、自己組織化マップを用いて皮膚感覚および本体感覚の表象を効果的に学習でき、自己接触が校正および空間マッピングの主要メカニズムとして機能することが確認された。