音楽家の脳機能の解明: MRS-TMS-EEGを用いた横断研究

• 研究課題/領域番号: 20H04092
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分59030:体育および身体教育学関連
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 藤井 進也 慶應義塾大学, 環境情報学部(藤沢), 准教授 (40773817)
• 研究分担者: 中島 振一郎 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (60383866) ; 野田 賀大 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任准教授 (20807226)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2020年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
• キーワード: 音楽家 / 脳機能 / 音楽機能 / 認知機能 / リズム / TMS-EEG / MRS / MMN / 統合失調症 / 脳波 / 脳 / ドラマー / MRI / TMS / EEG

研究開始時の研究の概要

近年、音楽経験を豊富に積んだ高齢者は、音楽経験の少ない高齢者に比べて、ワーキングメモリーや実行機能など、認知課題の成績が優れていると報告された。これらの先行研究を踏まえると、音楽はヒトの認知機能の改善や維持、長寿健康社会の実現に有用であると示唆されるが、その神経生理メカニズムは十分に解明されていない。そこで本研究では、核磁気共鳴スペクトロスコピー（MRS）と、経頭蓋磁気刺激と高解像度脳波の同時計測手法（TMS-EEG）を用いて、音楽家と非音楽家の前頭前野グルタミン酸・γアミノ酪酸（GABA）神経機能を横断比較し、音楽機能・認知機能との関連性を解明する。

研究成果の概要

音楽家の脳機能解明、音楽機能と認知機能の関連性やその神経基盤を解明することを目的として、経頭蓋磁気刺激と高解像度脳波の同時計測手法（TMS-EEG）及び核磁気共鳴スペクトロスコピー（MRS）を用いた研究を実施した。TMS-EEGを用いた研究では、音楽学習経験群及び非音楽学習経験群の認知機能を比較し、媒介分析によって前頭前皮質TMS誘発電位、楽器練習時間、認知機能の関連性を明らかにした。MRSを用いた研究では、尾状核グルタミン酸濃度と音楽リズム生成機能の関連性を明らかにした。また、統合失調症患者のリズム知覚生成機能、統合失調症患者のリズム生成機能とミスマッチ陰性電位の関連性を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

音楽は太古の昔から世界中に普遍的に存在したが、音楽がヒトの認知機能に与える影響についてはまだ科学的に十分に理解されていない。本研究は、音楽機能と認知機能の関連性やその神経基盤について、現在不足している科学的エビデンスを着実に補った点で意義がある。統合失調症患者の音楽リズム知覚生成機能や認知機能・神経評価指標との関連を明らかにした成果は、精神医学と音楽療法の関係に新たな洞察を与えうる点で学術的意義がある。音楽学習経験と認知機能の関連、前頭前皮質機能と認知機能・楽器練習時間の関連性を明らかにした成果は、音楽が人々の健康と長寿にどのように貢献するかについて、科学的な理解を深めた点で社会的意義がある。

研究成果

• [雑誌論文] Impaired mismatch negativity reflects the inability to perceive beat interval in patients with schizophrenia (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Yuichi, Fujii Shinya, Osakabe Yusuke, Hoshino Hiroshi, Konno Rei, Kakamu Takeyasu, Fukushima Tetsuhito, Matsumoto Takatomo, Yoshida Kumi, Aoki Shuntaro, Kanno Kazuko, Oi Naoyuki, Ueda Yuka, Suzutani Ken, Sato Aya, Mori Yuhei, Wada Tomohiro, Shiga Tetsuya, Itagaki Shuntaro, Miura Itaru, Yabe Hirooki
  • 雑誌名: Schizophrenia Research 巻: 254 ページ: 40-41
  • DOI: 10.1016/j.schres.2023.02.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Music rhythm perception and production relate to treatment response in schizophrenia (2023)
  • 著者名/発表者名: Honda S, Matsushita K, Noda Y, Tarumi R, Nomiyama N, Tsugawa S, Nakajima S, Mimura M, Fujii S
  • 雑誌名: Schizophrenia Research 巻: 252 ページ: 69-76
  • DOI: 10.1016/j.schres.2022.12.040
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Decrease in Gamma-band Auditory Steady-State Response in Patients with Treatment-resistant Schizophrenia: Schizophrenia Research (2023)
  • 著者名/発表者名: Kamiyu Ogyu, Karin Matsushita, Shiori Honda, Masataka Wada, Shunsuke Tamura, Kazumasa Takenouchi, Yui Tobari, Keisuke Kusudo, Hideo Kato, Teruki Koizumi, Naohiro Arai, Akihiro Koreki, Mie Matsui, Hiroyuki Uchida, Shinya Fujii, Mitsumoto Onaya, Yoji Hirano, Masaru Mimura, Shinichiro Nakajima, Yoshihiro Noda
  • 雑誌名: Schizophrenia Research 巻: 252 ページ: 129-137
  • DOI: 10.1016/j.schres.2023.01.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] マイクロタイミングに着目したグルーヴ研究の展望 (2023)
  • 著者名/発表者名: 惠谷隆英、三浦哲都、河瀬諭、工藤和俊、藤井進也
  • 雑誌名: 心理学評論 巻: 66
  • 査読あり
• [雑誌論文] Towards a cross-cultural framework for predictive coding of music (2022)
  • 著者名/発表者名: Savage Patrick E.、Fujii Shinya
  • 雑誌名: Nature Reviews Neuroscience 巻: 23 号: 10 ページ: 641-641
  • DOI: 10.1038/s41583-022-00622-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transition between individually different and common features in skilled drumming movements (2022)
  • 著者名/発表者名: Takiyama Ken, Hirashima Masaya, Fujii Shinya
  • 雑誌名: Frontiers in Sports and Active Living 巻: 4 ページ: 923180-923180
  • DOI: 10.3389/fspor.2022.923180
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tapping Performance of Professional and Amateur Darbuka Players (2022)
  • 著者名/発表者名: Honda Kazuaki, Fujii Shinya
  • 雑誌名: Frontiers in Psychology 巻: 13
  • DOI: 10.3389/fpsyg.2022.861821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anticipatory regulation of cardiovascular system on the emergence of auditory‐motor interaction in young infants (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuta Shinya, Kensuke Oku, Hama Watanabe, Gentaro Taga, Shinya Fujii
  • 雑誌名: Experimental Brain Research 巻: - 号: 6 ページ: 1661-1671
  • DOI: 10.1007/s00221-022-06379-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] 音楽リズムと身体の共鳴－その光と影－ (2022)
  • 著者名/発表者名: 小嶺美月、本田一暁、佐田静香、山口智史、柏野牧夫、藤井進也
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 第72巻7号 ページ: 487-495
• [雑誌論文] 音楽リズムの普遍性と多様性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤井進也
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 第72巻6号 ページ: 423-428
• [雑誌論文] リズム知覚同期の生物学的起源 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤井進也
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 第72巻5号 ページ: 355-359
• [雑誌論文] グルーヴ感と脳の予測性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤井進也
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 第72巻4号 ページ: 285-289
• [雑誌論文] 音楽リズムを知覚する脳 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤井進也
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 第72巻3号 ページ: 211-215
• [雑誌論文] 音楽リズムと身体運動 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤井進也
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 第72巻2号 ページ: 135-138
• [雑誌論文] 音楽リズムと身体の共鳴(2)音楽リズムを知覚する脳 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤井 進也
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 72(3) ページ: 211-215
• [雑誌論文] 音楽リズムと身体の共鳴(1)音楽リズムと身体運動 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤井 進也
  • 雑誌名: 体育の科学 巻: 72(2) ページ: 135-138
  • NAID: 40022817032
• [雑誌論文] 精神疾患と音楽機能の関連性：精神医学分野における音楽神経科学の発展可能性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 本多 栞, 野田 賀大, 中島 振一郎, 藤井 進也
  • 雑誌名: KEIO SFC JOURNAL 巻: 20 (2) ページ: 70-82
  • NAID: 120007053307
• [雑誌論文] Urban Composition －都市の現象を応用することによる音楽・サウンドアート表現の探求 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中 堅大, 藤井 進也
  • 雑誌名: KEIO SFC JOURNAL 巻: 20 (2) ページ: 108-129
  • NAID: 120007053322
• [雑誌論文] 歌の科学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 北山 陽一, パトリック サベジ, 藤井 進也
  • 雑誌名: KEIO SFC JOURNAL 巻: 20 (2) ページ: 22-33
  • NAID: 120007053304
• [雑誌論文] コロナ時代の音楽の実学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 村井 純, 真鍋 大度, 藤井 進也
  • 雑誌名: KEIO SFC JOURNAL 巻: 44 (4) ページ: 8-20
  • NAID: 120007053303
• [雑誌論文] 巧みな音楽家の演奏にみられる時間のゆらぎとグルーヴ (2020)
  • 著者名/発表者名: 藤井 進也
  • 雑誌名: バイオメカニズム学会誌 巻: 44 (4) ページ: 217-222
• [学会発表] The relationship between the experience in learning instruments, cognitive performance, and TMS-elicited EEG from the dorsolateral prefrontal cortex (2023)
  • 著者名/発表者名: Etani T., Takano M., Wada M., Honda S., Taniguchi K., Tobari Y., Mimura M., Nakajima S., Noda Y., & Fujii S.
  • 学会等名: The Joint Conference of the 17th International Conference on Music Perception and Cognition and the 7th Conference of the Asia-Pacific Society for the Cognitive Sciences of Music (ICMPC17-APSCOM7)
  • 国際学会
• [学会発表] Music-evoked nostalgia with and without prior listening experience (2023)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara Y., Mori M., & Fujii S.
  • 学会等名: The Joint Conference of the 17th International Conference on Music Perception and Cognition and the 7th Conference of the Asia-Pacific Society for the Cognitive Sciences of Music (ICMPC17-APSCOM7)
  • 国際学会
• [学会発表] Music reward in patients with psychiatric disorders (2023)
  • 著者名/発表者名: Honda S., Noda S., Tobari Y., Matsushita K., Wada M., Tarumi R., Ogyu K., Mimura M., Nakajima S., & Fujii S.
  • 学会等名: The Joint Conference of the 17th International Conference on Music Perception and Cognition and the 7th Conference of the Asia-Pacific Society for the Cognitive Sciences of Music (ICMPC17-APSCOM7)
  • 国際学会
• [学会発表] Pitch perception and cognitive function in patients with mild cognitive impairment (2023)
  • 著者名/発表者名: Tobari Y., Mimura Y., Nakajima S., Honda S., Mimura M., Noda Y., & Fujii S.
  • 学会等名: The Joint Conference of the 17th International Conference on Music Perception and Cognition and the 7th Conference of the Asia-Pacific Society for the Cognitive Sciences of Music (ICMPC17-APSCOM7)
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Background Music on Moods and Feelings of Users and Staff in Senior Day Care (2023)
  • 著者名/発表者名: Homma S., Etani T., Takata Y., Okawa R., Morizumi K., Matsumoto S., Shindo K., Shindo Y., & Fujii S.
  • 学会等名: The Joint Conference of the 17th International Conference on Music Perception and Cognition and the 7th Conference of the Asia-Pacific Society for the Cognitive Sciences of Music (ICMPC17-APSCOM7)
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of recalling positive and negative music performance memories on subjective performance achievement and heart-rate variability: A pilot study (2023)
  • 著者名/発表者名: Watanabe A., Samma T., & Fujii S.
  • 学会等名: The Joint Conference of the 17th International Conference on Music Perception and Cognition and the 7th Conference of the Asia-Pacific Society for the Cognitive Sciences of Music (ICMPC17-APSCOM7)
  • 国際学会
• [学会発表] Rating of Perceived Exertion in Runners Listening to Adaptive Music Feedback Providing Integer Ratio of Heart Rate (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T., Beijaert T., Yumoto R., Ueda K., Samma T., Anzai R., Tanaka K., Uno Y., Kikukawa Y., & Fujii S.
  • 学会等名: The Joint Conference of the 17th International Conference on Music Perception and Cognition and the 7th Conference of the Asia-Pacific Society for the Cognitive Sciences of Music (ICMPC17-APSCOM7)
  • 国際学会
• [学会発表] Muscle Synergy of A Lower Limb in Drummer’s Dystonia: A Case Study (2023)
  • 著者名/発表者名: Sata S., Honda K., Yamaguchi S., Komine M., Yoshida K., Kim S., Kashino M., Hagio S., & Fujii S.
  • 学会等名: The Joint Conference of the 17th International Conference on Music Perception and Cognition and the 7th Conference of the Asia-Pacific Society for the Cognitive Sciences of Music (ICMPC17-APSCOM7)
  • 国際学会
• [学会発表] Drummer’s Dystonia: Incidence and Affected Limb in 1003 Japanese Drummers (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi S., Honda K., Sata S., Komine M., Kashino M., & Fujii S.
  • 学会等名: The Joint Conference of the 17th International Conference on Music Perception and Cognition and the 7th Conference of the Asia-Pacific Society for the Cognitive Sciences of Music (ICMPC17-APSCOM7)
  • 国際学会
• [学会発表] Cross-recurrence quantification analysis of bimanual finger coordination in professional and amateur darbuka players (2023)
  • 著者名/発表者名: Honda K., & Fujii S.
  • 学会等名: The Joint Conference of the 17th International Conference on Music Perception and Cognition and the 7th Conference of the Asia-Pacific Society for the Cognitive Sciences of Music (ICMPC17-APSCOM7)
  • 国際学会
• [学会発表] Foot Tapping Speed of Drummers, Non-drummer Musicians, and Non-musicians (2022)
  • 著者名/発表者名: Sata S., Honda K., & Fujii S.
  • 学会等名: The 2022 Meeting of the Society for Music Perception and Cognition (SMPC 2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Synchronization Error and Sound Amplitude during Drum-kit Playing with A Metronome in A Professional Drummer with Musician’s Dystonia (2022)
  • 著者名/発表者名: Honda K., Sata S., Komine K., Yamaguchi S., Kashino M., & Fujii S.
  • 学会等名: The 2022 Meeting of the Society for Music Perception and Cognition (SMPC 2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Replicability of Sight-over-sound Effect in Performance Judgement of Japanese Brass Ensemble Competition (2022)
  • 著者名/発表者名: Samma T., Savage P. E., & Fujii S.
  • 学会等名: The 2022 Meeting of the Society for Music Perception and Cognition (SMPC 2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Pitch perception and production ability in patients with schizophrenia (2022)
  • 著者名/発表者名: Tobari Y., Ogyu K., Noda Y., Honda S., Matsushita K.,Koizumi T., Koreki A., Mimura M., Nakajima S., & Fujii S.
  • 学会等名: The 2022 Meeting of the Society for Music Perception and Cognition (SMPC 2022)
  • 国際学会
• [学会発表] ドラマーの最速下肢タッピング速度-非ドラマー音楽家及び非楽家との比較- (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐田 静香, 本田 一暁, 藤井 進也
  • 学会等名: 第12回東京若手心理学者の会. オンライン
• [学会発表] ドラムパターン演奏中のメトロノーム同期誤差 -右下肢音楽家ジストニアの症例- (2022)
  • 著者名/発表者名: 本田 一暁, 佐田 静香, 小嶺 美月, 山口 智史, 柏野 牧夫, 藤井 進也.
  • 学会等名: 第12回東京若手心理学者の会. オンライン
• [学会発表] Dissociation of Rhythm Perception and Production Abilities in Patients with Treatment-Response Schizophrenia: A Behavioral and Voxel-Based Morphometry Study (2021)
  • 著者名/発表者名: Honda S., Tarumi R., Noda Y., Matsushita K., Nomiyama N., Ochi R., Tsugawa S., Uchida H., Nakajima S., Mimura M., Fujii S.
  • 学会等名: The Neurosciences and Music VII: Connecting with Music across the Lifespan. Online/Virtual from Aarhus, Denmark
  • 国際学会
• [学会発表] The neural basis of consonance preferences in chronic stroke patients: A resting-state fMRI study (2021)
  • 著者名/発表者名: Kasashima-Shindo Y., Tsuchimoto S., Shindo K., Imai E., Kikuchi Y., Matsugi Y., Toyoda A., Honda S., Savage P. E., Fujii S.
  • 学会等名: The Neurosciences and Music VII: Connecting with Music across the Lifespan. Online/Virtual from Aarhus, Denmark
  • 国際学会
• [学会発表] Single, double, and triple tonguing speeds of professional and amateur trombone players (2021)
  • 著者名/発表者名: Honda K., Ikemoto S., Savage P. E., Fujii S.
  • 学会等名: The Neurosciences and Music VII: Connecting with Music across the Lifespan. Online/Virtual from Aarhus, Denmark
  • 国際学会
• [学会発表] Replicability of Sight-over-sound Effect in the Judgement of Brass Ensemble Competition in Japan. (2021)
  • 著者名/発表者名: Samma T., Savage P. E., Fujii S.
  • 学会等名: The Neurosciences and Music VII: Connecting with Music across the Lifespan. Online/Virtual from Aarhus, Denmark
  • 国際学会
• [学会発表] Uncertainty Resolution and Anticipation of Pleasure in Chord Progression: An EEG Study (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto S., Aoyama A., Fujii S.
  • 学会等名: The Neurosciences and Music VII: Connecting with Music across the Lifespan. Online/Virtual from Aarhus, Denmark
  • 国際学会
• [学会発表] Motion Analysis of Finger-bowing Skill in Violin Playing with A High Speed Camera: A Case Study (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukatsu H., Honda K, Ishizuka T., Ohgi Y., Fujii S.
  • 学会等名: ICMPC16-ESCOM11: The 16th International Conference on Music Perception and Cognition / The 11th Triennial Conference of ESCOM. Online.
  • 国際学会
• [学会発表] Generalizability Of Sight Vs. Sound Effect: Evidence From Brass Ensemble Competition In Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Samma T., Savage P. E., & Fujii S.
  • 学会等名: The 17th Annual McMaster NeuroMusic Conference: Rhythm And Interpersonal Coordination. Virtual from McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada
  • 国際学会
• [学会発表] Lower-Limb EMG Activity During Drum-Kit Playing In A Professional Drummer With Dystonia (2021)
  • 著者名/発表者名: Honda K., Sata S., Komine K., Yamaguchi S., Kim S.H., & Fujii S.
  • 学会等名: The 17th Annual McMaster NeuroMusic Conference: Rhythm And Interpersonal Coordination. Virtual from McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada.
  • 国際学会
• [学会発表] 音楽と科学の超越的融合の可能性：ドラマー研究者の視点から (2021)
  • 著者名/発表者名: 藤井 進也
  • 学会等名: 合同学術シンポジウム「音楽科学の意義と展望」, 東京大学/オンライン
  • 招待講演
• [学会発表] 動作特異性ジストニアに罹患したドラム奏者の演奏動作中の下肢筋活動に関する症例報告 (2021)
  • 著者名/発表者名: 本田 一暁, 佐田 静香, 小嶺 美月, 山口 智史, 金 承革, 藤井 進也
  • 学会等名: 第15回 Motor Control研究会, オンライン
• [学会発表] Music science in Japan vs. North America (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujii S.
  • 学会等名: CLaME Event: Building sustainable global collaborative research networks
• [学会発表] Heartbeat of infant drummer: Allostatic regulation of cardiovascular system in auditory-motor integration at three-month-old (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinya Y., Oku K., Watanabe H., Taga G., Fujii S.
  • 学会等名: vICIS 2020: The International Congress of Infant Studies
  • 国際学会