2015 Fiscal Year Research-status Report
人工音および自然音に対する高次聴覚野単一ニューロンの応答様式
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25350999
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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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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 振幅変調音 / 音色知覚 / 一次聴覚野 / 知覚の非対称性 / 高次聴覚野 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スペクトルは同じであるが、時間と共に刺激音圧が指数関数的に減少する振幅変調音（damp音）とそれを時間軸上で反転させた音（ramp音）を用意して心理物理的実験をおこなうと、異なる音色知覚が生じる。つまり、周波数スペクトルが定常であっても、時間波形の特性が音色の知覚に大きく寄与する。この知覚には聴覚系フィルターの生理学的信号処理における時間的な非対称性が関わっているという作業仮説を検証するため、これらの音刺激中の聴覚野反応特性を調べた。一次聴覚野（Ａ１）に音包絡の特定の特徴に同調する２つの細胞タイプが存在することを既に報告した。edge細胞は急な立ち上がりや減衰など、時間的な境界に感受性を示し、slope細胞はゆっくりとした立ち上がりや減衰に感受性を示した。しかしＡ１細胞の大多数は振幅変化の速度に同調し、振幅変化の方向には選択性を示さなかった。従ってＡ１の応答パターンのみでは知覚の非対称性をすべて説明することはできない。この知覚達成のメカニズムを明らかにするため、高次聴覚野の単一ニューロンの記録を行い、Ａ１同様に音圧振幅変化特性を調べた。その結果、damp音とramp音の音圧増加時には発火活動をあまり変化させず、両刺激の音圧減少に一致して発火活動を増加させるニューロンを発見した。このような高次聴覚野ニューロンが音圧変化の方向を選択的に符号化し、音色の違いとしての知覚に貢献している可能性が示唆される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
音包絡変化の異なる音に対する応答記録を効率的に進めた結果、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。
さらにこれまでよく分かっていなかった刺激音の位相スペクトルの差の識別に対する聴覚野の役割を調べるため、パワースペクトルと基本周波数は等しく、位相スペクトルのみ異なる音刺激に対する単一ニューロン応答を調べた結果、一次聴覚野では時間的なパワーの分散が最小となる最小位相をもつ調波複合音に強く反応するニューロンタイプと時間的なパワーの分散が最大となるSchroeder位相をもつ調波複合音に強く反応するニューロンタイプが存在することを発見した。また位相スペクトルに対する感度と同時に調波複合音の基本周波数に対する感度を調べた結果、位相に対する感度は基本周波数に依存し、基本周波数が低いほど大きな値を取る傾向があった。この結果はこれまで知られているヒトにおける心理物理学的実験結果とよく一致していた。
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| Strategy for Future Research Activity |
知覚の非対称性に関与する音包絡変化へ方向選択性を示す細胞を高次聴覚野、とくに二次聴覚野（A2)と後部聴覚野（PAF)から、一部記録できた。このデータをさらに追加し、単一ニューロンあるいはニューロン集団が刺激音をどれぐらいうまく識別できるか調べるため、神経識別器を使用した定量解析をおこなう。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（ＰＳＴＨ）間のユークリッド距離を比較し、どの刺激音によってその一回の活動パターンが生じたかを識別させる。これらにより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ことができる。さらに十分な識別能力があった場合は神経識別器の解析窓を系統的に変化させて、その時間精度を明らかにする。最後にこれまでに報告してきたＡ１と各高次野のデータを比較することで、Ａ１において抽出された音色の基本情報が高次聴覚野において、どのように特殊化し認知されるのかを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
音包絡変化の異なる音に対する応答記録を効率的に進めた結果、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。これらの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生じたため、補助事業を延長することにした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
追加実験のための電極材料費、動物飼育費、薬品代として使用する。また追加結果について学会発表と論文投稿を行う予定であるが、この学会への交通宿泊費と論文掲載費として使用する。
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