対称性の生物学的由来 Biological origin of symmetry 山﨑 由美子 独立行政法人理化学研究所 象徴概念発達研究チーム 非論理的推論としての対称性/ 刺激等価性 Stimulus equivalence/ Equivalence relations 刺激等価性/ 等価関係 (Sidman) > 対称性 - A relation that arises between stimuli without any perceptual similarity - Formed through the shaping of functionally identical responses APPLE - Stimulus substitutability (Green & Saunders, 1998) ity tiv si an Tr ry et m m Sy Symmetry B e nc le va ui Eq A (Yamamoto, 1992) Trained Untrained APPLE Ｃ 対称性 Symmetry APPLE ORANGE Auditory stimulus Visual stimulus Matching-to-sample procedure Sample Conditional discriminations vs. Matching-to-sample? Conditional discriminations If a, then b Matching-to-sample aRb ならば ならば いくつかの条件性弁別 見本刺激と比較刺激の交換可能性を 含めた刺激間の学習 Robust evidence in human subjects Sidman (1971)：Microcephaly Sidman & Cresson (1973)：Down’s syndrome Sidman et al. (1982)：4- and 5-year children Lipkens et al. (1993)：symmetry in normal children up to 17-months old Yamamoto (1994)：severe autistic child without productive language O'Donnell & Saunders (2003): severe mental retardation without functional language ・言語が対称性の必要条件ではない ・シンボルを使ったコミュニケーションを可能にする条件の一つ？ Failures found in Non-human subjects Authors Year Subject Equivalence? Sidman et al. 1982 アヌビスヒヒ アカゲザル No (symmetry) D’Amato et al. 1985 フサオマキザル No (symmetry, equivalence) Transitivity No (symmetry, equivalence, Transitivity) デンショバト Lipkens et al. 1988 デンショバト No (symmetry, equivalence) Tobayama & Murayama 1997 シロイルカ No (symmetry, equivalence) Transitivity Dugdale & Lowe 1990 2000 チンパンジー No (symmetry) Yamazaki 2001 デンショバト ハシブトガラス No (symmetry, equivalence, Transitivity) なぜヒト以外の動物では対称性が ほとんど示されないのか ヒトとヒト以外の動物では対称性に限らず、 認知能力一般に違いが大きい --- 基本的認 知能力の差 対称性もヒト以外の動物に教えればできる --- 行動履歴の差 対称性を支える神経基盤がヒト以外の動物 にはないのでは --- 神経機構の差 認知能力の差? symmetry この辺？ Discrimination Categorization by rote by feature Concept natural concept relational concept abstract concept symmetry この辺？ Discrimination Categorization Abstraction Concept Reasoning Numerosity .... Modified from Herrnstein (1990) 行動履歴の差? 確かに、行動履歴は対称性成立に影響を 及ぼしている ・”Multiple exemplar training” --- たくさん訓練した後、 未訓練刺激を使って転移をテストする Schusterman & Kastak (1993) ・equivalence relations in a sea lion ・trained with 12 pairs, tested on remaining 18 pairs ・”Repeated training and testing” --- 訓練とテストを 重ねると等価性反応が増えていく Yamamoto & Asano (1995) ・Facilitation was observed after repeated training and testing in a chimpanzee 対称性テストにさらされることが大事？ 行動履歴の差? Symmetry can be generalized in any species? A1-B1 A2-B2 A3-B3 A4-B4 A1-B1 A2-B2 A3-B3 A4-B4 1. BASELINE 2. SYMMETRY TRAINING デンショバト A1-B1 A2-B2 A3-B3 A4-B4 3. SYMMETRY TEST Functional equivalence: Equivalence through sharing outcomes 行動履歴の差? みかん = Orange GO (food) りんご = A B みかん Orange りんご Apple Apple NOGO (no food) Repeated reversals Arbitrary MTS “A≡B” “if A, then B” (Functional equivalence) (Equivalence relations) 行動履歴の差? Functional Equivalence Symmetry in Set 1 Stimulus equivalence Symmetry in Set 2 対称性は”般化”、”転移”するような性質のものではない 行動履歴の差? 言語訓練を受けたことのある被験体は？ Author Year Subject Equivalence? Premack, D. 1976 チンパンジー Sarah Symmetry(?) Transitivity Kojima 1984 チンパンジー Ai No (facilitation) Tomonaga et al. 1991 チンパンジー Chloe Symmetry Schusterman et al. 1993, 1998, 2001, 2002 カリフォルニアアシカ Rio, Rocky ALL (sym, Trans, equiv) Yamamoto & Asano 1995 チンパンジー Ai No equivalence Transitivity Dugdale & Lowe 1990 2000 チンパンジー Lana, Sarah No symmetry 行動履歴の差? ・どんな種でも、ある特定の履歴を、一定時間与 えればよいというものではない ・それ以上の要因があるはず(種特異的なバイア スの存在、特殊な神経基盤) “own biases of operation” (Rumbaugh, 1995) 行動履歴以上とは？ Perfect establishment of equivalence relations in California sea lions - BA, CB, AC, CA - functional equivalence - generalized identity - exclusion Schusterman & Kastak, 2002 行動履歴以上とは？ 対称性を示す種のバイアスの源は何か Intimate relationship between mother and child multi-modal matching is required in pups Social structure within-group communication Social communications between-group communication (ex. fighting) (Schusterman et al., 2000) 他者との関係 社会構造 A組 B組 C組 行動履歴以上とは？ Lessons from successful subjects: 対称性が成立したヒト以外の動物間の共通性 対称性が成立したヒト以外の動物の共通項 Chimpanzee (Tomonaga et al. 1991) California sea lions (ex. Schusterman & Kastak, 1993) Generalized identity matching 「同じ」の概念 Matching by exclusion 排他律 行動履歴以上とは？ Generalized Identity Matching - A ならば A, B ならばB - どんな時、どんな場所にあろうと、「おなじ」とみなす Sample Sample Matching by Exclusion - A ならば B → A でないならば Bでない - 相互排他性、一対一対応の原則 Sample 訓 練 - アシカ、イルカ、チンパンジー テ ス ト 行動履歴以上とは？ “Logical” development of exclusion involving “illogical” inference Trained A m . Verbal exclusion: 27 m. APPLE APPLE B Untrained . m 対偶 ~q→~p Lipkens et al., 1993 17 q→p 対称性 ~p→~q 排他律 17 p→q 条件法 24 m. Ｃ 1. 条件法ができる 1. 条件法ができる 2. 対称性が成立する 2. 対称性、続いて排他律が成立する 3. １と２の対偶ができる (排他律) 3. １の対偶ができる はじめに非論理的推論(生物学的バイアスのかかった発達) その後論理的推論(認知操作の発達) 神経機構の差? Dickins et al. (2001) Verbal fluency 推移性○ 推移性× No Broca’s area, Left lateralization in DLPFC & BA10 Dickins et al., 2001 Ogawa, Yamazaki, Ueno, Cheng, Iriki (2007). Neural correlates of human specific illogicality in stimulus equivalence paradigm. A Subject : adult human B C Feedback 0ms 1500 2300 Response Training (feedback) A B C Check (>90% Correct) fMRI (differential/ nondifferential feedback) Fixation Baseline Test Trained relations (10) Untrained (5) and trained (5) relations * * * * * n.s. Behavioral result * Generalization : CB symmetry? n.s. Imaging Result (p<.005, FDR corrected) BA (BA > AB) CB (CB > BC) AC (AC > AB, BC) CA (CA > AB, BC) IPA (intraparietal area, area 7) : illogically symmetrical inference is made by ignoring relational orders RPFC (right prefrontal cortex, 46) : decision that presented pairs are trained or untrained, abstract category in fornto-parietal network. MFC (medial prefrontal cortex, 8(6,9)) : finding whether the presented stimuli were trained or untrained. Category formation involved. Sensitive to conflict, discrepancy and error (Yeung 2006; Ridderinkhof 2004; Rushworth 2001). p q Generalized Identity Matching Symmetry Conditional discriminations Generalized Identity Matching Symmetry Exclusion, Transitivity Illogical + logical 1. p→q 条件法 3. ~p→~q 排他律 2. q→p 対称性 3. 対偶 ~q→~p Conditional discriminations Generalized Identity Matching Symmetry Exclusion, Transitivity logical Conditional discriminations Generalized Identity Matching Symmetry, Exclusion, Transitivity, Equivalence Conditional discriminations Generalized Identity Matching Symmetry, Exclusion, Transitivity, Equivalence Symbol acquisition/ Symbol manipulation General Cognitive manipulation IPC Parieto-frontal connection PFC Illogical logical 対称性の成立に関わる脳部位、神経連絡の推定 神経連絡を構築するアプローチ？
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