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身体運動の誘発に関わる音楽の質感とその神経基盤

公募研究

研究領域実世界の奥深い質感情報の分析と生成
研究課題/領域番号 21H05807
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅳ)
研究機関東京大学

研究代表者

白松 知世  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (30750020)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード音楽 / リズム / 聴覚野 / ラット / 同期運動 / 質感 / 身体運動
研究開始時の研究の概要

本研究は音の質感として,音楽のリズムに注目し,なぜリズムは我々の身体運動を誘起するのに,他の動物種では必ずしも身体運動を誘起しないのか,という問いについて2つの仮説を検証する.具体的には,ラットの聴覚野の運動計測と脳活動計測に基づいて,種固有の運動リズム特性と,脳のリズム情報処理の特性のどちらが,リズムに同期した身体運動を決定づけるのかを検証する.本研究は,音楽における音の質感を題材に,質感を理解するうえで,感覚系に加え,感性的価値や情動,身体反応,行動などの重要性を示す.

研究実績の概要

本研究は,音の質感として音楽のリズムに注目し,リズムが身体運動を誘起するメカニズムを明らかにすることを目的とする.具体的には,ラットを研究モデルとして,リズムに同期した身体運動を決定づけるのは,種固有の運動リズム特性か,それとも脳のリズム情報処理の種固有の特性かを検証する.
本年度は,刺激音に対するラット聴覚野の神経活動を解析した.ラット聴覚野の第四層に微小電極アレイを刺入し,活動電位を多点計測した.刺激音として,リズムが明確な音楽 (モーツァルトのピアノソナタK.448) を,原曲のテンポに対して100% (132 BPM (beat per minute)),75%(99 BPM),200% (264 BPM),300% (396 BPM),400% (528 BPM) の再生速度で提示した.ビートにおける神経活動の強調を定量化するために,ビートと,それ以外の音に対する活動電位の比率を算出した.その結果,75,100,200%のテンポについては,神経活動がビートで強調されていた.
さらに,ビート音の強調の神経基盤を明らかにするため,単純なリズム系列に対する神経活動データから,聴覚野の順応モデルを作製した.本モデルと先行研究で提案されてきた一般的な神経細胞モデルで順応特性を比較したところ,本モデルは,聴覚野が250 ms未満の間隔で提示される刺激に対して特に強く順応することを示唆した.さらに,音楽様のリズム刺激に対するビート強調も,本モデルが最もよく再現できた.
これらの結果と前年度の結果を合わせると,リズムに同期した身体運動を決定づけるのは,身体に依存した種固有の運動リズム特性ではなく,聴覚野の順応特性を基盤とした,脳のリズム情報処理の特性であることを示唆する.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Active charge balancer for CMOS integration of an array of neural stimulators2023

    • 著者名/発表者名
      Seiichi Bun, Tomoyo I. Shiramatsu, Hirokazu Takahashi, Tetsuya Asai
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 14 号: 2 ページ: 319-333

    • DOI

      10.1587/nolta.14.319

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ラット聴覚野の情報処理容量2022

    • 著者名/発表者名
      石田直輝,窪田智之,伊藤圭基,白松(磯口)知世,諏訪瑛介,高橋宏知
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 142 号: 5 ページ: 569-577

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.142.569

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2022-05-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oddball-irrelevant visual stimuli cross-modally attenuate auditory mismatch negativity in rats2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoyo Isoguchi Shiramatsu, Kanato Mori, Hirokazu Takahashi
    • 雑誌名

      NeuroReport

      巻: 33 号: 8 ページ: 363-368

    • DOI

      10.1097/wnr.0000000000001793

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spontaneous beat synchronization in rats: Neural dynamics and motor entrainment2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Ito, Tomoyo Isoguchi Shiramatsu, Naoki Ishida, Karin Oshima, Kaho Magami, Hirokazu Takahashi
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 号: 45

    • DOI

      10.1126/sciadv.abo7019

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Cortical oscillations modulated by vagus nerve stimulation in auditory pathways2023

    • 著者名/発表者名
      Shinichi Kumagai, Tomoyo Isoguchi Shiramatsu, Akane Matsumura, Kensuke Kawai, Hirokazu Takahashi
    • 学会等名
      2022 MidWinter Meeting of Association for Research in Otolaryngology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ラット聴覚野の情報処理容量に対する音楽曝露の効果2023

    • 著者名/発表者名
      石田 直輝,白松(磯口) 知世,高橋 宏知
    • 学会等名
      電気学会研究会医用・生体工学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Common Mechanism Underlying Multimodal Integration2023

    • 著者名/発表者名
      Hexin Xu, Amit Yaron, Tomoyo Isoguchi Shiramatsu, Hirokazu Takahashi
    • 学会等名
      電気学会研究会医用・生体工学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 音環境に依存したげっ歯類の超音波コミュニケーション2023

    • 著者名/発表者名
      高木 永遠,大島 果林,白松(磯口) 知世,高橋 宏知
    • 学会等名
      電気学会研究会医用・生体工学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ラット聴覚野における情報処理容量の局在構造2022

    • 著者名/発表者名
      石田 直輝,窪田 智之,伊藤 圭基,白松(磯口) 知世,高橋 宏知
    • 学会等名
      聴覚研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ラットの社会的嗜好性に対する音楽の影響の検討2022

    • 著者名/発表者名
      大島 果林,白松(磯口) 知世,高橋 宏知
    • 学会等名
      聴覚研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ラットの社会的結束形成に対する音楽の影響の評価系構築2022

    • 著者名/発表者名
      大島 果林,白松-磯口 知世,高橋 宏知
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ラット聴覚野の情報処理容量2022

    • 著者名/発表者名
      石田 直輝,窪田 智之,伊藤 圭基,白松-磯口 知世,諏訪 瑛介,高橋 宏知
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 長期間の音楽曝露によるラット聴覚野の時間情報表現の変化2022

    • 著者名/発表者名
      白松-磯口 知世,石田 直輝,大島 果林,高橋 宏知
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 情動に対する音楽の影響を動物モデルで調べるための実験系2022

    • 著者名/発表者名
      山木 崚太郎,石田 直輝,白松-磯口 知世,高橋 宏知
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Memory Traces in Dissociated Cultures of Neurons2022

    • 著者名/発表者名
      Zhuo Zhang, Amit Yaron, Eisuke Suwa, Tomoyo Isoguchi Shiramatsu, Hirokazu Takahashi
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [学会発表] 迷走神経刺激による聴覚野の神経活動の変化2022

    • 著者名/発表者名
      熊谷 真一,松村 茜,白松-磯口 知世,川合 謙介,高橋 宏知
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ラット聴覚野の神経細胞が有する情報処理容量の不均一性2022

    • 著者名/発表者名
      石田 直輝,窪田 智之,伊藤 圭基,白松(磯口) 知世,高橋 宏知
    • 学会等名
      電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Direction of Multisensory Illusion is Influenced by Stimulus Detectability2022

    • 著者名/発表者名
      許 鶴馨,Amit Yaron,白松?磯口 知世,高橋 宏知
    • 学会等名
      電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Cortical mapping of auditory, visual, and cross-modal mismatch negativities in rat2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoyo Isoguchi Shiramatsu, Hirokazu Takahashi
    • 学会等名
      The 9th Mismatch Negativity conference(MMN 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Beat synchronization in rat2022

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Takahashi, Yoshiki Ito, Tomoyo Isoguchi Shiramatsu, Naoki Ishida, Karin Oshima, Kaho Magami
    • 学会等名
      The 9th Mismatch Negativity conference(MMN 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A new functional role of MMN-like response beyond simple deviance detection: using animal models to elucidate the underlying neural mechanisms of schizophrenia2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoyo Isoguchi Shiramatsu, Hirokazu Takahashi
    • 学会等名
      The 9th Mismatch Negativity conference(MMN 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Deviance Detection Properties in Dissociated Cultures of Neurons2022

    • 著者名/発表者名
      Zhuo Zhang, Amit Yaron, Tomoyo Isoguchi Shiramatsu, Hirokazu Takahashi
    • 学会等名
      The 9th Mismatch Negativity conference(MMN 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sensitivity to Complex Statistical Regularities in Neuronal Culture2022

    • 著者名/発表者名
      Amit Yaron, Zhuo Zhang, Tomoyo Isoguchi Shiramatsu, Zenas C. Chao, Hirokazu Takahashi
    • 学会等名
      The 9th Mismatch Negativity conference(MMN 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 情動に対する音楽の影響を動物モデルで調べるための実験系2022

    • 著者名/発表者名
      山木 崚太郎,白松(磯口) 知世,石田 直輝,高橋 宏知
    • 学会等名
      電気学会研究会医用・生体工学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 感覚野における迷走神経刺激療法の動作原理の検証2022

    • 著者名/発表者名
      松村 茜,熊谷 真一,白松(磯口) 知世,川合 謙介,高橋 宏知
    • 学会等名
      電気学会研究会医用・生体工学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] げっ歯類の社会的行動に対する音楽の影響2022

    • 著者名/発表者名
      大島 果林,白松(磯口) 知世,高橋 宏知
    • 学会等名
      電気学会研究会医用・生体工学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Long-term exposure to classical music affects temporal characteristics of cortical representation in rat auditory cortex2022

    • 著者名/発表者名
      白松-磯口 知世,石田 直輝,大島 果林,高橋 宏知
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] An experimental system to investigate the effects of music on emotion in animal models2022

    • 著者名/発表者名
      山木 崚太郎,白松-磯口 知世,石田 直輝,高橋 宏知
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Behavioral assays to evaluate the effect of music on social bonding in rats2022

    • 著者名/発表者名
      大島 果林,白松-磯口 知世,高橋 宏知
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Modulation of neural activities in auditory cortex by vagus nerve stimulation2022

    • 著者名/発表者名
      熊谷 真一, 松村 茜, 白松-磯口 知世, 川合 謙介, 高橋 宏知
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2023-12-25  

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