Colors in the Brain project

この折りたたみできる箇所は余談です．少し本題から外れますが，ご興味があればお付き合いください．読み飛ばして頂いても，本編には影響しません．

そもそも，色って何でしょう？考えたことありますか？

我々が生きていく上で，見えている対象物が何かを認識するためには必ずしも色は必要ありません．例えば，白黒写真を見ても，被写体が何かはおおよそ理解できます．質感（透明感，光沢感など）は白黒でも分かりますし，突然視野に現れた飛来物から身を避けるためにも色は必要ありません．実際に，物の出現や動き，形を認識する視覚メカニズムは色を処理する経路と独立で，色に対して感度を持っていません．

ただ，ものの状態を理解するには色の情報が必要になる場合があります．例えば，果樹が熟しているか否かを見極められずに食べてしまうと，生存に必要なエネルギーを得られないばかりか，お腹を壊してしまう（損をする）場合もあります．あるいは，人間は社会的生き物ですから，相手の表情や顔色を認識することが大事な場面もあります．こうした時に色は非常に重要な情報になります．
あるいは，部屋の壁の色によって気分が明るくなったり暗くなったりすることもあります．また，美しい風景や装飾を見ると，心がリフレッシュされることもあります．最近はAIで昔の白黒画像に着色する技術がありますが，カラーの画像や映像を見ると最近の出来事のような感覚になりますよね．実在感・実体感というべきでしょうか．こうした所にも色が影響しているようです．
＃個人による感じ方の違いについては，本ページ末尾の余談で触れます．

このように，色は生存に必要な基本情報でもあると同時に，感覚・感情に訴えかける力も持っている不思議な存在です．

物理的な側面についても，考えてみましょう．
波長が異なると違う色を感じます．空にかかる虹の色は，太陽の光が空気中に漂う雨や霧などの水滴によりプリズムのように屈折されてできるものです．光の波長によって屈折される角度が僅かに異なるため，太陽光に含まれる光の波長が短い方から長い方へ順番に並んだ結果，きれいな虹の色が見えます．

では波長が違えば色は必ず変わるのでしょうか？
例えば，白い紙を持って，屋外の太陽光の下と室内照明の下で見比べてみましょう．できれば電球やロウソクの灯りのように，白くない照明の方が効果的です．太陽光の下でも電球の下でも「白い紙」だと知覚できるはずです．観察力の鋭い人は，少し見え方が違うゾ，と気づくかもしれませんが，波長の違いに比べるとずっと違いが小さいです．このような現象を色恒常性（color constancy）と言います．あるいは，同じRGB値で作った図なのに違う色に見える錯視も多数紹介されています．

こうした現象は，波長と色の見え方が必ずしも１：１で対応していないことを示しています．
こう言うと混乱される方もいらっしゃると思うので少し話を整理すると，まず太陽の光が屈折されて虹に様々な色が見えるのは，同じ環境の下で波長が違う光には違う色を感じる，という現象です．白い紙の例は，観察している環境が異なっているので，違う波長でも同じ色に見える現象が起きています．後者は，環境に対して目が慣れる（順応する）現象などの複数の要因によって，色に対する感度が変わっていることも関係しています（難しい問題なのでここでは割愛します）．

つまり「長さ」や「重さ」と違って，色には物理的な基準すなわち「ものさし」がありません．しかしながら，自分の中では確固とした安定な感覚が得られます．こうしたユニークな特徴を持っていることが，ニュートンやヤング，ヘルムホルツ，シュレディンガーといった物理学の巨人たちをも巻き込んだ，色の科学の魅力なのだろうと思います．

（余談１：ここまで）

19世紀末，トーマス・ヤング（Thomas Young）とハーマン・フォン・ヘルムホルツ（Herman von Helmholz ）という２人の物理学者は，３つの原色（例えば，赤・緑・青）を混ぜると人が知覚できる全ての光を再現できることを発見し，人間の色覚に基本的な要素は３つであるという３色説（trichromacy）を唱えました．この原理は現在のパソコンやスマホのカラー画面にも使われています．

同じ頃，心理学者・生理学者のエヴァルド・ヘリング（Ewald Hering）は，赤と緑，青と黄を同時に呼ばない（赤っぽい緑や青っぽい黄色の感覚は無い）ことと，赤い光を長くみた後に見える残像が緑，青の光を見たあとの残像は黄という関係に着目し，この２組の色が対立的な基準色となっているとする４色説（反対色説ともいう；opponent-color theory）を主張しました．４色説では，全ての色を４つの基準色（landmark colors）の組み合わせで表現できることも主張しています．この原理を用いると，見た目の色の感覚（後述する「カラーアピアランス」）を定量的に表現することができます．例えば，ある橙は，赤50%＋黄色50%，など（この方法は「エレメンタリー・カラーネーミング」と呼ばれます）．

この２つの説の対立は，３錐体の発見が３色説を，反対色細胞の発見が４色説を支持する生理学的な証拠として落ち着いたように見えました．が，…．

続きはこの先の本編をお読み下さい．:)

（余談２：ここまで）

1) 日本語の色カテゴリーについて．我々は，クラスター解析を用いた研究を行いました（Kuriki et al., 2017）．この中で，現在の日本語は19の共通色名（11の基本色名＋８色；肌，水，黄土，抹茶，エンジ，紺，クリーム，山吹）を持つことを明らかにしました．特に，青色から水色が分離したことを示しました．

2) 青と緑について．日本語では，緑色のものを「あお」と呼ぶケースが非常に多いです．青信号，青菜，青リンゴ，青々とした緑など，枚挙にいとまがありません．大昔の日本語では，赤，白，青，黒の４つ（いずれも「〜い」という使い方ができる）だけが色の名前だったと言われています（小松, 1985）．今の青と緑は，大昔は青に含まれていました．つまり，どこかの時点で緑が青から分かれたことを意味しています．西暦1,600年頃にポルトガル人宣教師が作った日本語の辞書である「日葡辞書」を調べてみると，青と緑の使い方はすでに現代と同じ用法でした．それ以前の色の名前を調べるため，和歌の中に現れる色名を調べてみました．すると，日本語で青と緑を区別し始めたのは平安〜鎌倉時代にかけて（西暦1,200年前後）らしいことがわかりました．それ以前の和歌では緑のものも青と表現し，平安末期頃から緑のものを緑と表現するようになりました．

水色が青から分離した現象も，色の表現が多様化していく過程の一部と考えられます．明るい青を別の色名で呼ぶ習慣は，ロシア語では以前から報告されています．英語でも，青と緑の分離が12-13世紀ごろに起きたことが知られています．文化や言語の違いのように見えて，同じ現象が時間差で起きるのは，何か共通するメカニズム（環境要因か生理学的な）があるためと考えられます．

（余談３：ここまで）

厳密には，各色相に最大の応答を示すvoxel（MRIの画素）の数を示した極座標のヒストグラムです．画素の中には多数（10^4~5）のニューロンが含まれていると考えられます．ある色相に選択的な細胞と，その反対色へ選択性をもつ細胞が同数存在すると，fMRIでは色相に対する反応の変化が得られません．従って，我々の研究（Kuriki et al., 2015）で得られた結果は，「氷山の一角」であると思われます．この問題を解消するために，脳波（SSVEP）を用いた研究を行なっています．

（余談４：ここまで）

脳波を用いた脳内の色情報表現の研究について．

視野の中に点滅する光を示すと，脳波の中に点滅と同じ周波数の波が現れるようになります．この脳波成分をSSVEP（Steady-state visual evoked potential；定常視覚誘発脳波）と言います．このSSVEPの振幅は脳の中でその光の情報を処理するのに関係する部分で発生します．

この点滅光の色を変えると，SSVEP振幅（電位）の強弱が変化します．この強弱は，被験者の脳が色の情報を処理する神経細胞が発しているものであり，その細胞の色に対する感度の違いを表します．この感度パターンには個人差がありますが，平均すると似たような傾向を示します．我々は，このSSVEPデータを分析し，色の情報処理に関する脳の中のメカニズムを解明しようとしています．

＊関連論文がアクセプトされました！オープンアクセスです（2020/8/26）
Kaneko S, Kuriki I, & Andersen SK. (2020) Steady-state visual evoked potentials elicited from early visual cortex reflect both perceptual color space and cone-opponent mechanisms. Cerebral Cortex Communications.

（余談５：ここまで）

色は形や大きさなどの情報と違って，手で触ることができません．なので，他者と感覚を共有することが難しい情報でもあります．他人が見ている色は自分と同じ感覚なのでしょうか？色は主観的体験なので，自分自身にしかわかりません．言葉を尽くして述べようとしても，色の感覚を言葉で正確に表すのは非常に困難です．

２つの色の同異については，他者と情報を共有ことはできます．しかし，それは色の見え方（カラーアピアランス）の感覚を共有しているのではなく，違いの有無の情報を共有しているにすぎません．このように色は脳の中でも視覚に閉じた処理・個人で閉じた処理が行われるという性質を持っています．

このような色を見るメカニズムの解明は，視覚情報が脳の中でどのように処理されているかを明らかにする上で，重要な課題です．色の情報処理メカニズムの研究により，脳内における他の情報処理の原理が解明できるかもしれません．

（ここまで）

色の感じ方に個人差があることは明らかです．洋服や車の色を選ぶ際に，多様な選択肢の中から誰もが違う選択をします．一方で，よく似た選択をする（好みがあう）人がいることも経験されているでしょう．色の感じ方（カラーアピアランス）の情報が脳の中で処理されているとすれば，その情報処理の方法に個人差があること，その中でも似たような傾向を持つ人々がいることを示唆しています．

我々が行なってきた脳機能計測の研究では，個人差の存在を示す証拠が多数みつかっています．本編で引用したWebsterらの研究結果(2005)の図では，ユニーク色に多くの個人差が見られます（本編「2.反対色細胞」の図を参照）．他者のユニーク色は受け入れられないことが多い，とも言われています．

ただ，現時点では我々が見つけた脳活動の個人差が，色の感じ方のどういう要素と関係しているのかが明らかではありません．この関係性が明らかになれば，例えば，脳波やMRIによる１回の測定で，その人の色の感じ方や色に対する好みが解るようになるかもしれません．本来，色の感覚は主観ですが，それを主観に頼らずに（他覚的に）計測できるとしたら，どうでしょうか．

一連の基盤(A)プロジェクトの主たるターゲットは，色を見る時の人類共通のメカニズムに関する自然科学的な解明ですが，このような根源的・平均的な課題に加え，色の感じ方の個人差，個人差の類型（パターン），個人差の文化的由来や環境・経験による影響，そうした個人差の発生・発達過程，...等々，様々な発展性が考えられる，非常に重要な研究テーマだと考えています．

（ここまで）