今年、ドンダース研究所は、認知脳研究の創始者フランシスカス・ドンダースの生誕 200 周年を祝います。この記念日を記念して、言語心理学者のアルディ・ロエロフスは、150年前にドンダースが思考には時間がかかることを示した画期的な実験を繰り返した。彼は、ユトレヒト大学博物館のアーカイブにあるオリジナルの刺激リストを使用しました。
「ついに、勤務時間中にフランシスカス・ドンダースの歴史を深く掘り下げる十分な理由ができました」と、ラドバウド大学の言語と注意の教授としてドンダース研究所に所属するアルディ・ロエロフスは言う。このナイメーヘンの脳、認知、行動研究所は、1818 年にティルブルフで生まれた医師で生理学者の名前にちなんで名付けられました。ドンダースは目と目の疾患の研究で世界的な名声を得ましたが、彼はまた、次のような分野の揺籃に立った人でもありました。当時はまだ未開拓だった認知脳科学。
「当時、神経伝導は光より速いと考えられていました。したがって、測定不可能です。同じことが思考の速度にも当てはまります」とロエロフス氏は言います。 「しかし、ドンダースの友人ヘルマン・フォン・ヘルムホルツは、これが真実ではないことを1850年に示しました。」ドイツの物理学者はカエルの足を切り落とし、電気回路に埋め込んだ。彼は、筋肉からさまざまな距離にある神経経路を刺激し、筋肉がどれだけ速く収縮するかを観察しました。測定に基づいて、彼は神経の速度を秒速 30 メートルと推定しました。
19 e にもあります 世紀には、実験目的で足を切断することは非倫理的であったため、フォン・ヘルムホルツは、これが人間でどのように機能するかを調査するために、自分の方法を少し変更する必要がありました。彼は被験者に脚のさまざまな場所に電気刺激を与え、できるだけ早くボタンを押すように指示しました。足は大腿部よりも遠いため、ここで神経の速度を推定することもできます。ロエロフス:「しかし、フォン・ヘルムホルツは、被験者間に多くのばらつきがあることを発見しました。彼によると、その困難な頭脳が原因だったそうです。ドンダース氏は、信号が脳を通過することに興味を持った。彼は娘のマリーなどとともに実験を繰り返し、脳が測定が間接的であることを保証していることに気づきました。」その後、彼は別の実験を考案し、2002 年に彼の名前がナイメーヘン研究所の外壁に飾られることになりました。
考えるには時間がかかります
この実験では、被験者は 3 つのほぼ同じタスクを実行します。タスク A では、誰かが「き」と言い続けており、被験者はできるだけ早くそれを繰り返さなければなりません。課題 B でも、主語は言われたことを繰り返しますが、今度は「か」、「け」、「き」、「こ」、または「く」になります。したがって、被験者の脳は音を互いに区別し、対応する調音プログラムを迅速に選択する必要があります。タスク C では、被験者は B と同じ音を聞きますが、「ki」を聞いたときにのみ繰り返す必要があります。したがって、彼の脳はすでに調音プログラムを選択することができますが、被験者は互いの音を区別するために注意深く聞く必要があります。
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ドンダース氏はさまざまな反応時間を記録し、それらを相互に差し引いて、追加の「思考ステップ」にどれくらいの時間がかかるかを判断しました。タスク C の応答時間からタスク A の応答時間を差し引くと、音の区別に約 36 ミリ秒かかることが判明しました。タスク B と C の反応時間の違いから明らかなように、適切なアーティキュレーション プログラムの選択には約 47 ミリ秒かかります。ロエロフス氏は次のように述べています。「彼は、たとえば、精神的なプロセスには時間がかかることを示しました。この驚くべき発見を彼はすぐにさまざまな言語で出版しました。」
思考時間を登録する
ドンダースの反応時間実験は非常に革新的でした。もちろん、彼はまだ高速なコンピューターを持っていなかったので、どうやってこれほど正確に測定できたのでしょうか? 「このために彼はフォノオートグラフを使用しました。 フランス人のレオン・スコット・ド・マーティンヴィル氏による特許取得済みの装置です」とロエロフス氏は言う。 「実際には、これは半分蓄音機のようなもので、録音することしかできず、再生することはできません。クラクションに向かって話すと、膜が振動します。この膜は小さな針を使ってすすまみれの紙に波を作り、円筒上で回転させます。エジソンは後に、すすの付いた紙をワックスに置き換えれば音も再現できると考えました。」
ドンダースは、隣り合う 2 人の人の音を適切に聞き取れるように、ホルンの口を少し広げました。彼はまた、この装置に音叉を置きました。純粋な音の均一な音波が時間を示す役割を果たしました。こうして、ノエマタコグラフ (「思考速度ライター」) が誕生しました。
驚くべき発見
同じノエマタコグラフは現在ユトレヒト大学博物館に所蔵されており、この記念日にはラドブードゥムク解剖博物館にも展示されました。ロエロフス氏が探索中に発見したように、ユトレヒト大学博物館にはドンダースの過去のさらに貴重な品物が所蔵されています。 「博物館には、ドンダースのオリジナルの手書きの刺激リストもすべて保管されています」と彼は言います。リストには、さまざまなタスクで読み取られた音節と結果が含まれています。 「たとえば、1865 年 8 月 21 日月曜日の夕方 7 時に、ドンダースが 2 人の生徒、ハマーとスタークとともに 9 つのリストを完成させたのを私は見ました。実験では彼らは役割を変え続けたが、ドンダース氏は自分の反応時間だけを公表した。それが当時の慣例でした。」
歴史上の類似点
ロエロフス氏は生徒の反応時間を分析することにし、驚くべき発見をしました。課題 B の反応時間は課題 C よりもドンダースの方が明らかに長かったが、彼の学生ではこれらにほとんど、あるいはまったく違いはありませんでした。ロエロフス:「ドンダース氏はすでに記事の中で、人々は課題 C に取り組むのが難しく、反応が早すぎるために間違いを犯すと述べました。」しかし、ドンダースと同時代のヴィルヘルム・ヴントは別の問題を考えていました。この実験心理学の創始者は、そこでは調音プログラムを選択する必要はなくなっても、それを発音するか否かを選択する必要があると指摘しました。これは「行くか行かないか」のタスクであり、（区別するだけでなく）その選択にも時間がかかります。
この問題は解決されていなかったため、ロエロフス氏は昨年の春から自らこの問題に取り組み始めました。娘のスターレとともに – 「美しい歴史の類似点を作り出すため」。彼はドンダースのリストをタイプし、娘にそれを読み上げさせ、自分の反応時間を測定しました。 「9 つのリストの平均は、ドンダースの場合と同じパターンを示していますが、全体的には私が彼より少し遅かったです」と彼は言います。 「しかも、タスクBとタスクCの差は、彼よりも私の方が小さいです。また、「行く/行かない」タスクにもさらに問題がありました。」
さらに考えるステップ
次に、彼は、隣接するマックス プランク研究所の同僚とともに過去 25 年間にわたって開発した言語生成のための計算モデルを使用して、論点をテストしました。このモデルには、実験を行うために必要なすべての段階、つまり聴覚、識別、選択、表現が組み込まれています。ロエロフス:「そこから古典的なドンダースのパターンがわかります。しかし、「行くか行かないか」の決定を組み込んで時間をかけてやると、まさにドンダースの生徒のパターンがわかります。これは、追加の思考ステップには時間がかかるというヴント氏の考えをさらに裏付けるものです。」つまり、ドンダース自身は自分の仕事において非常に優れていたようです。
ドンダース研究所所長のピーター・ハゴート氏にとって、研究所の名前は認知脳研究の創始者にちなんで名付けられるべきであることは最初から明らかでした。同研究所のサイトで彼は次のように書いている。「ドンダースは、現代の画像技術の基礎となっている彼の減算法によってよく知られた名前でした。私は神経科学に関連する名前が欲しかったです。 世界中で。」ドンダースの研究者ロエロフスによる再現研究により、円はきれいに丸くなりました。