聴皮質における音の質感と情動情報の神経基盤

• Project Area: Integrative studies of neural mechanisms and advanced information technologies for perception of material and surface qualities
• Project/Area Number: 23135507
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高橋 宏知 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (90361518)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2012: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2011: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: 聴覚 / 大脳皮質 / 情動 / 誘発電位 / 局所電場電位 / 位相同期 / 微小電極アレイ / 学習

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，ラットの聴皮質を対象にして，音の質感とそれに付随する情動が，どのような神経活動パターンとして表現されているかを調べた．
まず，ラット聴皮質における，音刺激に対する定常的な神経活動に，音の周波数情報や情動情報が表現されているかを調べた．具体的には，定常的な神経活動の特徴量として，局所電場電位 (LFP) の位相同期 (phase locking value; PLV) から，機械学習により，刺激音の周波数情報の抽出を試みた．その結果，PLVから，刺激音の周波数情報の抽出は可能であった．さらに，抽出精度は古典的条件付けによって向上したことから，定常的な神経活動には，刺激音の周波数情報，ならびに，刺激音と連合した情動情報が表現されている可能性がある．
次に，ラットの聴皮質を対象にし，2つの純音から構成される和音の協和度が，定常的な神経活動のPLVにどのような影響を与えるかを調べた．具体的には，12 kHzの純音を低音，それよりも高い7つの純音を高音として組み合わせ，4つの協和音と3つの不協和音を作製した．麻酔下のナイーブラットに，それぞれの純音と和音を，30秒間ずつ提示して，紡錘波が生じていない時間帯のみのPLVを計算した．和音に対するPLVと，各和音の高音のみを提示した際のPLVとの差を調べた．その結果，すべての帯域において，協和音のPLVは，その和音を構成する高音のPLVよりも高くなったが，不協和音では，そのような違いは認められなかった．これらの結果から，和音の協和度は，聴皮質内の位相同期の強さに表現されていると考える．

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Trends in Neural Engineering (2013)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Journal Title: IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems Volume: 133 Issue: 3 Pages: 544-549
  • DOI: 10.1541/ieejeiss.133.544
  • NAID: 10031155345
  • ISSN: 0385-4221, 1348-8155
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Decoding of Auditory Information from Steady-state Neural Activity in Rat Auditory Cortex (2012)
  • Author(s): 磯口知世(旧姓)
  • Journal Title: IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems Volume: 132 Issue: 10 Pages: 1608-1616
  • DOI: 10.1541/ieejeiss.132.1608
  • NAID: 10031120105
  • ISSN: 0385-4221, 1348-8155
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tonotopic-column-dependent variability of neural encoding in the auditory cortex of rats (2012)
  • Author(s): Ryo Yokota
  • Journal Title: Neuroscience Volume: 223 Pages: 377-387
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2012.07.051
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 聴覚野における音脈分凝に関わる機能的ネットワークの下部構造 (2012)
  • Author(s): 野田貴大, 神崎亮平, 高橋宏知
  • Journal Title: 電気学会論文誌C電子情報システム部門誌 Volume: 132(印刷中)
  • NAID: 10030778257
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sub-millisecond firing synchrony of closely neighboring pyramidal neurons in hippocampal CA1 of rats during delayed non-matching to sample task. (2009)
  • Author(s): Takahashi, S. and Sakurai, Y.
  • Journal Title: Frontiers in Neural Circuits Volume: 3 Pages: 1079-1087
  • DOI: 10.3389/neuro.04.009.2009
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 音列オブジェクト形成に関わる聴皮質の神経活動 (2013)
  • Author(s): 雨宮知樹
  • Organizer: 電気学会研究会 医用・生体工学研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2013-03-22
• [Presentation] Induced gamma-band synchronization for auditory stream segregation in auditory cortex of the awake rat. (2013)
  • Author(s): Takahiro Noda
  • Organizer: The 36th annual midwinter research meeting, Aoosication for research in otolaryngology
  • Place of Presentation: Baltimore (USA)
  • Year and Date: 2013-02-16
• [Presentation] Consonance-dependent modulation of phase synchrony in the auditory cortex of rats (2013)
  • Author(s): Tomoyo Isoguchi
  • Organizer: The 36th annual midwinter research meeting, Aoosication for research in otolaryngology
  • Place of Presentation: Baltimore (USA)
  • Year and Date: 2013-02-16
• [Presentation] 聴皮質の定常的な神経活動による音情報の表現 (2012)
  • Author(s): 磯口知世
  • Organizer: 日本音響学会聴覚研究会
  • Place of Presentation: 豊橋
  • Year and Date: 2012-11-22
• [Presentation] ラット聴覚野の学習過程に伴う時間的コヒーレンスの変化 (2012)
  • Author(s): 横田亮
  • Organizer: 日本音響学会聴覚研究会
  • Place of Presentation: 豊橋
  • Year and Date: 2012-11-22
• [Presentation] Emotional valence of sound represented in phase locking value of local field potentials in rat auditory cortex (2012)
  • Author(s): Tomoyo Isoguchi
  • Organizer: The 35th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] Synchronization between neuronal ensembles for auditory stream segregation in auditory cortex of the awake rat (2012)
  • Author(s): Takahiro Noda
  • Organizer: The 35th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] Sound-associated emotions represented in phase synchrony pattern in auditory cortex of rats (2012)
  • Author(s): Tomoyo Isoguchi
  • Organizer: 4th Conference on Auditory Cortex
  • Place of Presentation: Lausanne (スイス)
  • Year and Date: 2012-08-31
• [Presentation] Oscillatory Neuronal Synchronization for Auditory Stream Segregation in Auditory Cortex of the Unanesthetized Rat (2012)
  • Author(s): Takahiro Noda
  • Organizer: 4th Conference on Auditory Cortex
  • Place of Presentation: Lausanne (スイス)
  • Year and Date: 2012-08-31
• [Presentation] 聴覚野での情動情報の表現 (2012)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 電子情報通信学会ヒューマン情報処理研究会
  • Place of Presentation: 室蘭
  • Year and Date: 2012-06-30
  • Invited
• [Presentation] Functional subnetwork structure in auditory cortex for stream segregation (2012)
  • Author(s): Takahiro Noda
  • Organizer: Acoustic 2012
  • Place of Presentation: 香港
  • Year and Date: 2012-05-13
• [Presentation] 覚醒下のラット聴覚野における神経活動の高密度多点同時計測 (2012)
  • Author(s): 野田貴大
  • Organizer: 第51回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-05-10
• [Presentation] ラット聴皮質における音の情動価の情報表現 (2012)
  • Author(s): 磯口知世
  • Organizer: 第51回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-05-10
• [Presentation] Learning-induced plasticity of neural computation in the auditory cortex (2012)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 第89回日本生理学会大会
  • Place of Presentation: 松本(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-29
• [Presentation] 聴皮質の定常的な神経活動における音情報のデコーディング (2012)
  • Author(s): 阿久津完, 磯口知世, 野田貴大, 神崎亮平, 高橋宏知
  • Organizer: 電気学会研究会資料医用・生体工学研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-03-20
• [Presentation] てんかん患者の多点皮質脳波における神経活動の雪崩現象の検証 (2012)
  • Author(s): 李夏栄, 川合謙介, 神崎亮平, 高橋宏知
  • Organizer: 電気学会研究会資料医用・生体工学研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-03-20
• [Presentation] Heterogeneity and plasticity on the tonotopic map of the auditory cortex (2011)
  • Author(s): Hirokazu Takahashi
  • Organizer: NIPS International Workshop 2011 Cutting Edge in Synapse Research
  • Place of Presentation: 岡崎(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-08
• [Presentation] 聴皮質における音の周波数情報符号化の領野依存性 (2011)
  • Author(s): 高橋宏知, 横田亮, 神崎亮平, 合原一幸
  • Organizer: 日本音響学会聴覚研究会
  • Place of Presentation: 豊橋
  • Year and Date: 2011-11-25
• [Presentation] 音の情動価がラット聴皮質の位相同期に与える影響 (2011)
  • Author(s): 磯口知世, 野田貴大, 神崎亮平, 高橋宏知
  • Organizer: 日本音響学会聴覚研究会
  • Place of Presentation: 豊橋
  • Year and Date: 2011-11-25
• [Presentation] Representation of acoustic saliency and valence in rat auditory cortex (2011)
  • Author(s): Tomoyo Isoguchi, Takahiro Noda, Ryohei Kanzaki, Hirokazu Takahashi
  • Organizer: Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 2011-11-12
• [Presentation] ワークショップ1『新治療法開発の手がかりを求めて』発作検知と発作予知 (2011)
  • Author(s): 高橋宏知
  • Organizer: 第45回日本てんかん学会
  • Place of Presentation: 新潟(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-07
• [Presentation] Neural representation for emotional valence of sound in rat auditory cortex (2011)
  • Author(s): T.Isoguchi, T.Noda, R.Kanzaki, H.Takahashi
  • Organizer: 第26回生体生理工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 草津
  • Year and Date: 2011-09-20
• [Presentation] Substructure of functional network in auditory cortex for stream segregagtion (2011)
  • Author(s): Takahiro Noda, Ryohei Kanzaki, Hirokazu Takahashi
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2011-09-14
• [Presentation] Information processing for acoustic saliency and emotional valence of sound in rat auditory cortex (2011)
  • Author(s): Tomoyo Isoguchi, Ryohiei Kanzaki, Hirokazu, Takahashi
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2011-09-14
• [Presentation] 音脈形成に関わる聴覚野の機能的ネットワークの特徴と下部構造 (2011)
  • Author(s): 野田貴大, 神崎亮平, 高橋宏知
  • Organizer: 平成23年電気学会電子・情報・システム部門大会
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2011-09-07
• [Presentation] Acoustic saliency represented in Mismatch Negativity in rat auditory cortex (2011)
  • Author(s): Tomoyo Isoguchi, Ryohei Kanzaki, Hirokazu Takahashi
  • Organizer: 8th IBRO World Congress of Neuroscience
  • Place of Presentation: Florence, Italy
  • Year and Date: 2011-07-14
• [Presentation] The global features and substructure of functional network in the auditory cortex for stream segregation (2011)
  • Author(s): Takahiro Noda, Ryohei Kanzaki, Hirokazu Takahashi
  • Organizer: 8th IBRO World Congress of Neuroscience
  • Place of Presentation: Florence, Italy
  • Year and Date: 2011-07-14
• [Presentation] 音への受動的曝露または古典的条件付けがミスマッチネガティビティに及ぼす影響 (2011)
  • Author(s): 磯口知世, 神崎亮平, 高橋宏知
  • Organizer: 第50回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-04-29
• [Presentation] 原始的音脈分凝に関する聴皮質の神経同期性に基づいた特徴的なネットワーク構造 (2011)
  • Author(s): 野田貴大, 横田亮, 神崎亮平, 高橋宏知
  • Organizer: 第50回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-04-29
• [Remarks] 研究代表者のホームページ
  • URL: http://www.brain.rcast.u-tokyo.ac.jp/~takahashi/