大脳聴覚皮質における音声情報処理様式の生理学的および工学的研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03452165
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 堀川 順生 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教授 (50114781)
• 研究分担者: 細川 浩 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (80181501) ; 黒岩 俊彦 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教授 (80129832) ; 谷口 郁雄 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (60014255)
• キーワード: 大脳聴覚皮質 / 音声情報処理 / 機能的構造 / 光学的2次元計測 / 電位感受性色素 / 情報工学 / 神経生理学

研究概要

12×12チャンネルのフォトダイオード・アレイによる光学的計測法を用いて、哺乳類(モルモット、ラット)の聴覚皮質の複数箇所から神経活動を記録し、神経細胞集団の活動の時空間分布および神経細胞間の2次元的な相互作用を調べた。聴覚皮質応答の2次元的計測により、聴覚皮質での周波数局在は過渡的なものであり、時間に依存して変動することが分かった。純音に対する活動は、時間の経過とともに周波数軸に直交する等周波数帯に沿って背側方向に伝播する。周波数が変化するFM音を刺激に用いると、活動部位が周波数軸に対して斜め方向に伝播する。モルモットの聴覚領は、前方のA領域と後方のDC領域で周波数の配列が逆転していて、境界部に高周波が表示されているため、低周波数から高周波数に変化するFMに対しては、活動部位が丁度カタカナのハの字形の軌跡を描く。FMの方向を逆転させると、活動部位の伝播する方向が周波数軸方向では逆転するが、背腹側方向ではそのままのため、活動部位は逆ハの字形になる。抑制物質の阻害剤を用いることによって等周波数帯間には強い抑制が働いていることが確認された。また、音の強さは周波数軸に平行に(あるいは等周波数帯に直交して)聴覚皮質上に表示されていることや、皮質の領域が異なると両耳性神経活動に差が認められることが示された。これらの結果から、音のパラメータ(周波数、強さ、両耳性)が聴覚皮質で2次元空間的に場所に変換され、また音の時間情報も活動の伝播という形で場所に変換されることが分かった。さらに動物の音声に対する聴覚皮質活動についても検討した。また、光学的計測法の応用として病的状態における聴覚皮質活動の計測も行った。

研究成果

• [文献書誌] Horikawa,J.and N.Suga: "After-discharges in the auditory cortex of the mustached bat:no oscillatory discharges for binding auditory information." Hear.Res.(in press). (1994)
• [文献書誌] Taniguchi,I.and M.Nasu: "Spatio-temporal representation of sound intensity in the guinea pig auditory cortex observed by optical recording." Neurosci.Lett.151. 178-181 (1993)
• [文献書誌] Horikawa,J.,I.Taniguchi,T.Kuroiwa,H.Ichiki,M.Nasu: "Spatiotemporal response change in rat auditory cortex during cerebral ischemia monitored by optical recording." Assoc.Res.Otolaryngol.Abstr.23 (1994)
• [文献書誌] Hosokawa,Y.,J.Horikawa,M.Nasu and I.Taniguchi: "Binaural interaction in the guinea pig auditory cortex observed by optical recording." Assoc.Res.Otolaryngol.Abstr.23 (1994)
• [文献書誌] Suga,N.,J.Horikawa and A.Tanahashi.: "No oscillatory discharges in the auditory cortex of unanestehtized mustached bats." Assoc.Res.Otolaryngol.Abstr.110 (1993)
• [文献書誌] 谷口郁雄,堀川順生,黒岩俊彦: "光学的計測による脳梗塞急性期の神経活動の画像化" 病態生理. 12. 801-807 (1993)
• [文献書誌] Horikawa,J.,A.Tanahashi and N.Suga: "Neural oscillation in the auditory cortex of the mustached bat." Jpn.J.Physiol.43. S212 (1993)
• [文献書誌] Taniguchi,I.and M.Nasu: "Spatio-temporal representation of sound intensity in the auditory cortex of guinea pigs observed by optical imaging method" Jpn.J.Physiol.43. S212 (1993)
• [文献書誌] 堀川順生,谷口郁雄,黒岩俊彦,那須昌啓: "脳活動の光学的二次元計測とその病態生理学的応用" 日本音響学会聴覚研究会資料. H-93-20. 1-7 (1993)
• [文献書誌] Taniguchi,I.,J.Horikawa,T.Moriyama and M.Nasu: "Spatio-temporal pattern of frequency representation in the auditory cortex of guinea pigs." Neurosci.Lett.146. 37-40 (1992)
• [文献書誌] Taniguchi,I.,J.Horikawa,T.Moriyama and M.Nasu: "Optical imaging of functional architecture of the guinea pig auditory cortex." Soc.Neurosci.Abstr.18. 1194 (1992)
• [文献書誌] Taniguchi,I.,J.Horikawa,T.Moriyama and M.Nasu: "Optical imaging of tonotopical organization in the auditory cortex of guinea pigs." Neurosci.Res.Suppl.17. S247 (1992)