Multi-layered sound information processing mechanism in the auditory cortex using ultra-high-field fMRI

• Project/Area Number: 20K20158
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 90030:Cognitive science-related
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: 森 数馬 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所脳情報通信融合研究センター脳情報工学研究室, 研究員 (70754696)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 超高磁場MRI / 聴覚野 / 音 / 深層学習 / 符号化モデル

Outline of Research at the Start

脳の聴覚野において複層的に重なる音を脳がどのように処理するかは未解明の重要な問題である。
本提案は、超高磁場MRIにより階層構造まで踏み込んだ脳機能計測を行い、複層性を持った音の脳情報処理機構を明らかにする。深層学習により高精度で音源を分離および分類してから、音響特徴量を脳活動に回帰する符号化モデル解析を行うことで、各階層が処理する音の性質を示す。聴取状態の実験操作により、聴覚野の情報処理が受けるトップダウン制御を見出す。
本研究は、神経活動計測・情報解析・心理実験の融合により、複層的な音の脳情報処理に関する学術的知見を与えると同時に、外界の音に関する情報処理機構を工学応用する手掛かりを提供する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、超高磁場MRIを用いて聴覚野における音の情報処理機構を従来よりも精緻に検討することを目的として実施した。研究代表者の情報通信研究機構からの転出に伴う課題廃止のため、令和３年度の課題実施期間は4~6月の3ヶ月間のみだった。令和２年度および３年度を通じて、新型コロナウイルスの影響により人を対象とした脳機能計測実験の実施が困難であったため、補助事業期間全体において脳活動および音響情報の解析技術を習得するのみに止まった。このため新たな学術的知見は得られていないが、超高磁場MRIと音楽情報処理の手法を組み合わせた研究手法が有効であり、今後の新たな研究に応用可能であるという示唆を得た。

Research Products

• [Book] 知覚・認知心理学 (2021)
  • Author(s): 川畑直人・大島剛・郷式徹監修／萱村俊哉・郷式徹編著（一部執筆 森数馬）
  • Total Pages: 213
  • Publisher: ミネルヴァ書房