2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K01960
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
地本 宗平 山梨大学, 総合研究部, 助教 (80324185)
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2016-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | 音色知覚 / 非対称 / 振幅 / 単一細胞記録 / 一次聴覚野 / 高次聴覚野 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な音響環境において音声言語や楽音の音波形状は時間軸上で非対称になって構成されている。例えば、弦などの音響媒体を弾くと音圧振幅の急速な上昇を伴う音が生じ、一方、音響媒体を引くとゆっくりとした音圧上昇を伴う音が生じる。音圧が急速に上昇した後、ゆっくり減少する音をdamp音と呼び、このdamp音の時間軸上における非対称音をramp音と呼ぶ。多くの心理物理学実験により、この時間的な非対称性は２つの音の音色や刺激時間や大きさの知覚に影響を及ぼすことが明らかになっている。両音は物理的に最大音圧と刺激時間が同一であっても、ramp音の方が、音色がより強く、刺激時間がより長く、大きさがより強く知覚される。以前の研究で音圧変化方向の異なる音刺激中に覚醒動物の一次聴覚野（Ａ１）から単一細胞活動を記録し、刺激音に対する応答パターンを解析した。その結果、音振幅の急激な変化に感受性を示すedge細胞とゆっくりした変化に感受性を示すslope細胞を発見した。edge細胞はdamp音に比べてramp音の終了後にその興奮反応をより長く持続させることが明らかになった。つまり、ramp音がより長く知覚される原因がＡ１のedge細胞群の非対称性応答特性によることが示唆された。しかしＡ１レベルでは音圧変化の方向に選択的に応答するニューロンは記録されなかったため、より高次レベルでそのような特性をもつニューロンが存在する可能性が考えられる。本年度は高次聴覚野である二次聴覚野（Ａ２）と後部聴覚野（ＰＡＦ）からニューロン活動を記録し、ramp音とdamp音に対する応答パターンを調べた。その結果、Ａ２とＰＡＦの多くのニューロンはノイズをキャリアにもつ両音に反応し、いくつかのニューロンは振幅変化の方向に感受性を示した。これらの高次聴覚野ニューロンが時間的に非対称性を示す音の知覚に重要な役割を果たしていることが示唆される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高次聴覚野、特に二次聴覚野のニューロンの多くは定常音圧の純音刺激には反応が弱く、周波数応答野も幅が広いことが予備実験により分かっていたため、高次ニューロンの音圧振幅変化を調べるための音刺激の周波数キャリアを純音応答およびバンドノイズ応答を系統的に実施して同定し最適刺激条件を求めた。具体的には純音周波数およびバンドノイズ音の中心周波数を128 Hzから16 kHz、ノイズ音のバンド幅を250 Hzから16 kHz、定常音圧を10 dBから70 dBに系統的に変化させ、刺激中0.5秒間における平均発火平均発火頻度から刺激前0.5秒間の自発発火頻度を引いた値を誘発応答とし、最大誘発反応を起こした刺激を最適刺激条件とした。次に、同定した最適刺激条件を基に、刺激音圧を時間経過とともに指数関数的に減少（damp音）または増加（ramp音）させた音を作成し、異なる音に対する応答記録を進めた。その結果、音包絡の時間的境界に感受性を示す聴覚野細胞タイプが音知覚の持続時間の違いを引き起こすことを明らかにすることに加え、音包絡変化の方向選択性を示す細胞を一部記録できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
音包絡変化の方向選択性を示す細胞が音知覚の非対称性に関与するかを証明するにはデータを追加し定量解析を行う必要がある。具体的にはdamp, ramp, rectangularの３種類の音刺激の最高音圧を30,50,70 dBの３段階に、長さを2.5,5,10,20,40,80,160,320 msの８段階に変化させ、繰り返し刺激（20回）することで、合計７２種類の音に対する時間応答関数を作成し、反応の大きさ、潜時および反応パターンの解析をおこなう。また、記録が十分に得られた場合、任意の１回の刺激音の活動パターンと各刺激音による平均活動パターン間のユークリッド距離を比較する神経識別器を使用した解析をおこない、高次聴覚野の特徴選択性による音圧振幅方向の識別能力を定量的に検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
既存の設備備品からの更新を予定していたが、進行中の実験を中断してセットアップを行う必要があるため、新規備品の購入を次年度以降に繰り越すこととしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
アイソレータ、無線式記録システム、解析用コンピュータと解析データ保存用サーバの購入および音声出力・解析プログラムについて更新を予定しているため、主に消耗品費の購入に充てる予定である。
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