光学的計測法による聴覚皮質の音声特徴抽出初期過程の研究

• Project/Area Number: 13035019
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 堀川 順生 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (50114781)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 細川 浩 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (80181501)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥7,200,000 (Direct Cost: ¥7,200,000); Fiscal Year 2002: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2001: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
• Keywords: 聴覚皮質 / 光学的計測 / 電位感受性色素 / 時空間的神経活動 / モルモット / 音のグループ化 / 音の補完 / 音源定位 / 一次聴覚皮質 / 高次聴覚皮質 / 光学的計測法 / 音声特徴抽出 / 無音空間

Research Abstract

聴覚の役割の一つは外界にある様々音の中から特定の音を抽出することにある。そのためには、多くの音の中から必要な音のみを取り出して聞くという処理が必要であり、多くの音の中でどの音どうしはつながっていてどの音は切れているということ(音のグループ化や補完)や、どの方向から何の音が聞こえてくるかを検知する必要がある。この研究では、このような処理が聴覚皮質でどのように行われるのかに関して、特に(1)無音区間(gap)の検知と雑音による音の補完への一次聴覚皮質(AI)の関与、(2)AIにおける複合音処理、(3)高次聴覚野の両耳性活動特の3つテーマについて生理学的に調べた。動物はモルモットを用い、聴覚皮質活動を光学的計測法を用いて計測した。無音区間(gap)を含む純音に対しては、最初の音に対する活動(R1)とgap後の音に対する活動(R2)が現れた。gap後の活動R2を指標にすると、R2はgapが5ms以下では現れず5-10ms以上で現れることから、AIは5ms以下のgapを検知していないと考えられる。また、雑音を挿入するとR2が抑制されることが分かった。R2の活動がgap検知を示しているとすると、雑音によるR2抑制が音の補完に関係する可能性が示された。複合音処理に関して、音声に含まれる各成分の時間的ズレや周波数間隔の処理について、音の成分を単純化して2つの純音で調べると。AIは周波数が近く(0.6-0.8オクターブ以内)時間的に近い(10-15ms以下)音をグループ化し、周波数的・時間的に遠い音を分離する傾向にあることが分かった。これらの結果は音の補完・分離・統合に関係するAIの時間的および周波数的興奮・抑制機構を示していると考えられる。一方両耳性活動は、AIとAIIの周辺に位置するベルト帯中のPとVP野で強く現れ、これらの領域が音源定位に関係することが分かってきた。

Research Products

• [Publications] Sugimoto, S., Hosokawa, Y., Horikawa, J., Nasu, M., Taniguchi, I.: "Spatial focusing of neuronal responses induced by asynchronous two-tone stimuli in the guinea pig auditory cortex"Cerebral Cortex. 12. 506-514 (2002)
• [Publications] 堀川順生: "電位感受性色素による聴覚皮質活動の解析"第16回日本エム・イー学会秋季大会論文集.生体医工学. 40Suppl.2. 169-170 (2002)
• [Publications] Sugimoto, S., Hosokawa, Y., Horikawa, J., Nasu, M., Taniguchi, I.: "Optical recordings of auditory cortical responses induced by asynchronous two-tone stimuli"Jpn.J.Physiol.. 52Suppl.. S151 (2002)
• [Publications] Ohta, M., Hatta, T., Hirikawa, J., Taniguchi, I.: "Optical imaging of of response patterns to pure tones, white noise and clicks in primary and higher auditory cortex of guinea pigs"Jpn.J.Physiol.. 52Supply.. S151 (2002)
• [Publications] Hosokawa, Y., Horikawa, J., Nasu, M., Taniguchi, I.: "Electrophysiological study of neural activity to azimuthal sounds in multiple auditory cortical fields of guinea pigs"Jpn.J.Physiol.. 52Suppl.. S152 (2002)
• [Publications] 細川浩, 窪田道典, 谷口郁夫, 堀川順生: "モルモット聴覚皮質における両耳応答の光学計測-中心領域と周辺領域の比較-"日本音響学会聴覚研究会資料. 32:9H-2002-81. 521-525 (2002)
• [Publications] J.Horikawa, A.Hess, M.Nasu, Y.Hosokawa, H.Scheich, I.Taniguchi: "Optical imaging of neural activity in multiple auditory cortical fields of guinea pigs"NeuroReport. 12. 3335-3339 (2001)
• [Publications] J.Horikawa, A.Hess, Y.Hosokawa, I.Taniguchi: "Spatiotemporal processing of auditory information in multiple auditory areas of the guinea pig auditory cortex : an optical recording study"Advances in Ethology, XXVII International Ethologial Conference, Tuebingen, Germany. 36. 23 (2001)
• [Publications] Y.Hosokawa, J.Horikawa, M.Nasu, I.Taniguchi: "Optical imaging of azimuthal activities in multi-fields of the guinea pig auditory cortex"Advances in Ethology, XXVII International Ethologial Conference, Tuebingen, Germany. 36. 180 (2001)
• [Publications] J.Horikawa, Y.Hosokawa, I.Taniguchi: "Optical recording from guinea pig auditory cortex in vivo"Jpn. J. Physiol. 51. S47 (2001)
• [Publications] Y.Hosokawa, J.Horikawa, M.Nasu, I.Taniguchi: "Optical imging of neural activities evoked by azimutal sound in multifields of the guinea pig auditory cortex"Jpn. J. Physiol. 51. S208 (2001)
• [Publications] Y.Yamaguchi, J.Horikawa, I.Taniguchi: "In : Ed.R.R.Poznanski, "Biophysical Neural Networks", Neural dynamics of vocal processing in the auditory cortex."Mary Ann Liebert Inc., NY.. 343-362 (2001)