2021 Fiscal Year Research-status Report
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20K12021
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
地本 宗平 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (80324185)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 一次聴覚野 / 純音刺激 / 人工音刺激 / 自然音刺激 / 単一細胞記録 / 一過性応答 / 持続性応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
外部環境にある音情報を知覚して音声や音源を識別認知することはヒトや動物にとって必要不可欠な生理機能であり、その脳機能の解明は聴覚研究者にとって最も重要なテーマの一つである。これまでの研究により、聴覚野細胞が音の三要素に関連した音響情報を処理していることが明らかになりつつあるが、これらの実験結果はあくまで人工的な純音と複雑音によるもので、実際の自然な音響環境において生じる音や種特異的な音声コミュニケーションに対してこれらの神経細胞群が、それぞれどのような音情報処理を行っているかは不明である。本研究の目的は、大脳聴覚野の単一神経細胞が自然音である環境音と種特異的音声の知覚のためにどのような音響情報を処理しているかを明らかにすることである。
一次聴覚野のニューロンは純音刺激に対して一過性と持続性、およびその中間型といった様々な時間応答パターンを示すことがこれまでの我々の研究で明らかになっている。また、クリック音、振幅変調音、周波数変調音、自然音等の刺激音に対して、異なる応答パターンを示す。しかし、同じ一次聴覚野ニューロンが純音応答と同じある特異的な応答パターンを示すのか、あるいは音刺激特異的なニューロン群が複数存在するのかについてはまだ分かっていない。この仮説のどちらが正しいのかを明らかにするため、本年度は、一次聴覚野の単一細胞から長時間記録をおこない、人工音と自然音刺激に対する応答特性を計測した。その結果、たった２つの反応タイプの存在によって、A1ニューロンの様々な人工音と自然音の反応時間経過の多様性を説明できること、同一の細胞が純音と他の種類の音に対して、特定の応答パターンに従って、応答することが明らかになった。つまり、ある特定の音のみに特異的に応答するA1細胞が多種類存在するという、もう一つの仮説による説明は支持されないことが明らかになった。
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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
聴覚野細胞の人工音と自然音に対する応答特性を計測した。人工音として、純音、クリックトレイン音、振幅変調音、周波数変調音を、自然音として、環境音と種特異的音声とヒトの母音（あいうえお）を刺激音とした。一次聴覚野細胞のうち、純音に対して一過性に応答する細胞はクリック音に対して同期性応答を示し、振幅変調音と周波数変調音に対して音の開始・終了時等の急激な音圧変化時（エッジ）に応答するパターンを示した。また同じ聴覚野細胞は、自然音に対しても音圧包絡の時間的なエッジに一過性の応答をしめした。一方、純音に対して刺激の時間中、持続的応答する細胞はクリック音に対して、低い繰り返し周波数では、応答を示さず、高い繰り返し周波数で非同期性の高頻度の発火パターンを示した。振幅変調音と周波数変調音に対しては音圧包絡のゆっくりとした変化（スロープ）に持続的に応答するパターンを示した。また自然音についても、その細胞の周波数応答野に刺激音の周波数特性が一致していれば、スロープ時に持続的に応答した。このことは、ある特定の音刺激に対してのみ反応を示す細胞群が一次聴覚野内に分布している可能性を否定し、純音刺激に対する一過性ならびに持続性の２つの応答パターンが人工音と自然音に対する多様な反応を説明できることを強く示唆する。以上の結果について、第99回日本生理学会大会において発表をおこなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、高次聴覚野、特にA1から投射入力を受けている二次聴覚野（Ａ２）、前部聴覚野（ＡＡＦ）、後部聴覚野（ＰＡＦ）において、音の三要素特異性応答細胞の分布を明らかにする。高次聴覚野の内、特に、Ａ２とＰＡＦでは振幅変化音の音響パラメータ（最高音圧、長さ）に特異的に応答する細胞の存在が知られているため、音のスペクトル情報に加えて音圧の振幅情報を系統的に変化させて、各高次聴覚野で記録されたニューロン反応を解析する。
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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。
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。
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