脳は自然の風景から視覚的な特徴を学ぶ -自然の風景に含まれる複雑な構造によって起こる無意識の学習-

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2026-05-18 理化学研究所

理化学研究所脳神経科学研究センターの柴田和久チームディレクターらの国際共同研究グループは、ヒトの脳が自然風景画像に含まれる視覚的特徴を、意識的に注意を向けなくても学習できることを明らかにした。研究では、被験者に文字や数字を識別する課題を行わせ、その背景に山林などの自然画像または人工ノイズ画像を提示した。その結果、自然画像を背景として見ていた場合のみ、画像に多く含まれる傾き方向を識別する能力が向上した。一方、人工画像では同様の効果はほぼ確認されなかった。また、課題を行わず自由に画像を見た場合には、自然画像・人工画像の双方で学習効果が生じた。さらにfMRIを用いた脳イメージング解析から、自然画像に含まれる複雑な構造情報は高次視覚野で注意による抑制を受けにくいことが判明した。これにより、自然環境由来の複雑な視覚構造が、無意識下でも学習されやすい仕組みが示唆された。本成果は、人間の知覚学習メカニズムの理解を深めるとともに、教育、リハビリテーション、技能訓練、AI設計への応用が期待される。論文はNature Communicationsに掲載された。

脳は自然の風景から視覚的な特徴を学ぶ -自然の風景に含まれる複雑な構造によって起こる無意識の学習-

本研究成果の概要

<関連情報>

視覚野における注意抑制効果の低下により、タスクとは無関係な自然シーンにおいて教師なし視覚学習が明らかになる Unsupervised visual learning is revealed for task-irrelevant natural scenes due to reduced attentional suppression effects in visual areas

Takeo Watanabe,Yuka Sasaki,Takuro Zama,Julian R. Matthews,Daiki Ogawa & Kazuhisa Shibata
Nature Communications  Published:18 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-72918-3

Abstract

Unsupervised learning—learning through repeated exposure without instruction or reward—is central to both machine learning and human cognition, including language acquisition and statistical learning. However, its role in visual perceptual learning (VPL) remains debated, as previous studies have not shown VPL for task-irrelevant but visible features, particularly in artificial stimuli. Here, we show that task-irrelevant exposure to natural scene images induces robust VPL, while artificial images that lack complex structure characteristics of natural scene images, known as higher-order statistics, do not. Behavioral and fMRI results suggest that although unsupervised learning underlies VPL, it can be suppressed by top-down attention. Higher-order statistics may evade this suppression, possibly because their slower processing reaches visual areas beyond V1 outside the optimal temporal window for attentional suppression. These findings suggest that unsupervised learning underlies VPL, but its occurrence depends on both higher-order stimulus structure and the brain’s attentional gating mechanisms.

医療・健康
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