シーンとエゴモーションに対応した視覚運動を処理するための共通の神経基盤

A common neural substrate for processing scenes and egomotion-compatible visual motion.

• Valentina Sulpizio
• Gaspare Galati
• Patrizia Fattori
• Claudio Galletti
• Sabrina Pitzalis

抄録

これまでの神経画像研究では、自己運動に対応した視流処理に特化した領域と、場面・場所認識に特化した領域の2つのカテゴリー選択領域が存在することが明らかにされています。視流と情景・場所認識は、自己運動時の環境内での位置や向きの変化を推定する上で重要であるにもかかわらず、エゴモーション領域と情景選択領域の機能的な関連性はまだ明らかにされていません。本研究では、建物や場所などのナビゲーションに関連した刺激を受動的に見る実験（シーン/場所刺激）と、自己運動時の視覚刺激を模擬したドットの運動場（流れ場）をコヒーレントに移動させる実験（ローカライザー実験）を行った被験者の機能的磁気共鳴画像を再解析しました。シーン/場所刺激に対する自我運動選択領域とフローフィールドに対するシーン選択領域を検討した結果、自我運動選択領域V6+とpIPS/V3Aは顔よりもシーン/場所に対して両側的に反応し、シーン選択領域(海馬近辺配置領域(PPA)、後頭葉複合体(RSC)、後頭配置領域(OPA)はランダム運動に比べて自我運動対応の視覚フローに対して反応しやすいことがわかりました。シーン/場所刺激と流れ場刺激の関連性を解析したところ、共通の活性化の最も重要な焦点は、シーン選択的なOPAとエゴモーション選択的なpIPS/V3Aにまたがる背外側頭頂葉頭頂葉皮質にあることが明らかになった。このことから、OPAとpIPS/V3Aは、構造化された環境でのナビゲーションを制御するために、自我運動とシーンに関連した情報の両方をエンコードすることに特化した、ユニークな運動選択的複合体の一部である可能性が示唆された。

Neuroimaging studies have revealed two separate classes of category-selective regions specialized in optic flow (egomotion-compatible) processing and in scene/place perception. Despite the importance of both optic flow and scene/place recognition to estimate changes in position and orientation within the environment during self-motion, the possible functional link between egomotion- and scene-selective regions has not yet been established. Here we reanalyzed functional magnetic resonance images from a large sample of participants performing two well-known "localizer" fMRI experiments, consisting in passive viewing of navigationally relevant stimuli such as buildings and places (scene/place stimulus) and coherently moving fields of dots simulating the visual stimulation during self-motion (flow fields). After interrogating the egomotion-selective areas with respect to the scene/place stimulus and the scene-selective areas with respect to flow fields, we found that the egomotion-selective areas V6+ and pIPS/V3A responded bilaterally more to scenes/places compared to faces, and all the scene-selective areas (parahippocampal place area or PPA, retrosplenial complex or RSC, and occipital place area or OPA) responded more to egomotion-compatible optic flow compared to random motion. The conjunction analysis between scene/place and flow field stimuli revealed that the most important focus of common activation was found in the dorsolateral parieto-occipital cortex, spanning the scene-selective OPA and the egomotion-selective pIPS/V3A. Individual inspection of the relative locations of these two regions revealed a partial overlap and a similar response profile to an independent low-level visual motion stimulus, suggesting that OPA and pIPS/V3A may be part of a unique motion-selective complex specialized in encoding both egomotion- and scene-relevant information, likely for the control of navigation in a structured environment.