意識の情報統合をどう説明する？ 予測符号化モデル入門
意識はどのように「まとまる」のか
私たちの意識は、目に映るもの、耳に聞こえる音、身体の感覚、思考、感情など、多様な情報がバラバラに入ってくるにも関わらず、一つのまとまった経験として感じられます。なぜ、これほど多くの情報が「私」という一つの視点の下で統合されるのでしょうか。これは「結合問題」とも呼ばれ、哲学、心理学、脳科学の長年の課題です。
これまで、意識の情報統合を説明するために様々な理論やモデルが提案されてきました。情報統合理論や大域的作業空間理論などがその代表例です。これらとは異なるアプローチとして、脳の情報処理の基本的なメカニズムから意識の統合を説明しようとする試みがあります。その有力な仮説の一つが、「予測符号化モデル」です。
このモデルは、脳がどのように世界を知覚し、理解するのかについての計算論的な考え方に基づいています。「意識がどうやってまとまるのか」という問いに対し、予測符号化モデルはどのような視点を提供するのでしょうか。この記事では、予測符号化モデルの基本的な考え方と、それが意識の情報統合にどう関わるのかを分かりやすくご紹介します。
予測符号化モデルの基本的な考え方
予測符号化モデルは、脳が外界からの感覚入力を「受動的に受け取るだけ」ではない、という考えに基づいています。むしろ、脳は常に能動的に「次に何が起こるか」を予測し、その予測と実際の感覚入力との間の「誤差」を最小限に抑えるように学習し、世界を認識していると考えます。
もう少し具体的に説明します。脳の様々な領域は階層的に組織されており、下位の領域がより基本的な特徴（例: 視覚における線の向きや色）を処理し、上位の領域がより複雑な情報（例: 物体、顔）を処理します。予測符号化モデルでは、この階層構造の中で情報が双方向にやり取りされていると捉えます。
- 上位層から下位層への「予測」: 上位の脳領域は、現在の情報に基づいて、下位の脳領域が受け取るであろう感覚入力の「予測」を下位層に送ります。
- 下位層での「誤差」計算: 下位の脳領域は、実際に受け取った感覚入力と、上位層から送られてきた予測との間の「誤差」（予測が外れた部分）を計算します。
- 下位層から上位層への「誤差信号」: この計算された誤差だけが、下位層から上位層へと送り返されます。脳は、この誤差信号を基にして、予測を修正したり、世界のモデルを更新したりします。
つまり、脳が伝達するのは、膨大な感覚情報そのものではなく、「予測と実際の入力との違い」という効率的な情報だけなのです。脳はこの誤差信号を繰り返し処理することで、外界についてのより正確な内部モデルを構築していきます。
例えるなら、脳は常に未来を予測する科学者のようなものです。ある仮説（予測）を立て、実験結果（感覚入力）と照らし合わせます。仮説通りなら特に報告することはありませんが、仮説と違う結果が出たら、その違い（誤差）だけを報告し、仮説を修正します。脳はこの誤差修正の過程を通じて、世界を「理解」し、知覚を形成していると考えられます。
予測符号化モデルと意識の情報統合
この予測符号化モデルが、どのように意識の情報統合に関わるのでしょうか。いくつかの側面から見てみましょう。
- 知覚のまとまり: 予測符号化モデルは、曖昧だったり断片的だったりする感覚入力から、なぜ私たちはまとまった意味のある知覚を得られるのかを説明する枠組みを提供します。脳は、過去の経験に基づいた内部モデル（予測）を使って、現在の感覚入力を解釈し、最も可能性の高い「原因」（例えば、特定の物体や状況）を推論します。この推論過程を通じて、バラバラの感覚情報が、世界における統一された対象や出来事として認識されるのです。これは、心理学でいう「ゲシュタルト」的な知覚のまとまりとも関連が深い考え方です。
- 注意の役割: 注意は、予測符号化モデルにおいては、誤差信号の処理に優先順位をつけるメカニズムとして捉えられます。重要な誤差信号（例えば、生命に関わる可能性のある予期せぬ入力）にはより多くのリソースが割かれ、それによってその情報が意識に上りやすくなると考えられます。注意は、予測の精度を高めたり、あるいは新たな情報を取り込んで内部モデルを更新したりする上で重要な役割を果たします。
- 自己意識との関連: 予測符号化モデルは、「自己」や「主体」の感覚にも示唆を与えます。私たちが「自分自身で行動している」と感じたり、「自分の身体をコントロールできている」と感じたりするのは、自己が立てた運動の「予測」と、実際の身体からの感覚入力との間に誤差が少ない場合に生じると考えられます。逆に、予測と実際の感覚入力の間に大きな誤差が生じる場合（例: 他人に身体を動かされる、統合失調症における幻聴など）、自己主体性の感覚が損なわれる可能性があります。脳が立てる予測とその誤差処理のダイナミクスが、「私」という予測主体としての感覚と結びついているという考え方です。
予測符号化モデルは、これらの様々な側面を、脳全体の階層的な情報処理の枠組みの中で統一的に説明しようと試みます。バラバラに見える感覚、思考、行動の意図などが、脳の予測と誤差修正のシステムを通じて、一つのまとまった意識経験として立ち現れるプロセスを描写していると言えるでしょう。
哲学的な問いへの示唆と他のモデルとの関係
予測符号化モデルは、脳科学や認知科学における計算論的なモデルですが、意識に関する哲学的な問いにも間接的な示唆を与えます。例えば、「クオリア」（意識に伴う主観的な「感じ」）については、予測と誤差処理の過程そのものが、特定の質的な経験として感じられるのではないか、という議論につながる可能性も考えられます。また、「結合問題」に対しては、予測符号化における階層的な情報統合と誤差伝達のメカニズムが、多様な情報源からの一貫した知覚や経験を生み出す基盤となっている、という説明を提供します。
他の意識モデルとの関係性も興味深い点です。例えば、情報統合理論（IIT）は意識の「量」や「質」を情報の統合度合いで捉えようとしますが、予測符号化モデルはむしろその「過程」や「メカニズム」に焦点を当てています。大域的作業空間理論（GWMT）が意識を脳内の「放送システム」として捉えるのに対し、予測符号化モデルはより分散的・階層的な情報処理として捉えます。これらのモデルは互いに排他的ではなく、意識の異なる側面を説明する補完的な枠組みとして議論されることもあります。
予測符号化モデルはまだ発展途上の理論であり、その全てが意識の謎を解き明かすわけではありません。しかし、「脳は受動的な受信機ではなく、能動的な予測エンジンである」という視点は、意識の情報統合のメカニズムを理解する上で、非常に有力な示唆を与えてくれます。
まとめ
この記事では、意識がどのようにまとまるのかという問題に対して、脳の情報処理モデルである予測符号化の観点からアプローチしました。予測符号化モデルは、脳が常に世界を予測し、感覚入力との誤差を修正することで認識を構築するという考え方に基づいています。
このモデルは、知覚のまとまり、注意の働き、そして自己意識の感覚といった、意識の様々な側面を統一的に説明する可能性を秘めています。哲学的な問いへの示唆や、他の意識モデルとの関連性も興味深い研究テーマです。
予測符号化モデルは、脳の計算論的な側面から意識の情報統合に迫る一例です。意識の謎をさらに深く探求するためには、脳科学、心理学、哲学、情報科学など、様々な分野の知見を統合していくことが不可欠となるでしょう。このモデルを学ぶことは、意識研究の新たな側面を知る良い糸口となるはずです。