| 研究課題/領域番号 |
24700151
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
小林 耕太 同志社大学, 生命医科学部, 准教授 (40512736)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 聴覚的補完 / スナネズミ / 聴覚皮質 / コミニュニケーション音声 |
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| 研究概要 |
本研究計画の目的は聴覚的補完の神経メカニズムを明らかにすることである。聴覚的補完とは、音声を聞いている時に短い雑音により音の一部がかき消された場合にも音声が続いているように錯覚する現象である。雑音下でも会話ができるのは、この補完能力によるところが大きい。本計画では単純な音響構造を持つ音（純音）およびコミュニケーション音声を補完する能力は齧歯目動物も持つと仮定し、それを証明するとともに、補完能力を支配する脳部位を同定し、補完が神経活動レベルでどのように起きているかの解明を目指す。その成果は、聴覚障害の新たな治療法の確立や、音声認識アルゴリズムの改良につながる聴覚に関する基礎的な知見を与えてくれるだろう。
ヒトの心理実験では、信号音（音声や純音）の一部に短い無音区間を設け、その部分に雑音を挿入すると、信号音が連続しているように知覚される結果が得られている。この補完現象は、挿入する雑音が信号音を妨害できる場合にのみ観察される。即ち雑音の音圧が低い場合や、無音区間と雑音が時間的に一致しない場合には、信号音が途中で途切れていると知覚される。当該年度、申請者はスナネズミを被験体として純音知覚において補完がおきることを示した。実験として連続音と断続音を弁別訓練した被験体のネズミに対して、断続音中の無音区間に雑音を挿入した音を再生し、このテスト音を連続音か断続音のどちらとしてネズミが判断するかを計測した。また聴覚的補完が起きるために必要な信号音と挿入雑音の関係性を検討した。その結果、スナネズミの聴覚的補完がヒトと同様の条件で引き起こされることが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究計画の目的は、聴覚的補完の神経メカニズムを明らかにすることである。研究計画の全体は３つの実験より構成される。先ず聴覚的補完が引き起こされる音刺激の条件を決定する。これには、動物に信号音の連続性を判断させる聴覚課題を訓練し、聴覚的補完が引き起こされる確率と信号音中に挿入する妨害音（ノイズ）の音響パラメータとの関係を記述する必要がある。続いて、上述の聴覚課題を遂行中の動物を用いて聴覚的補完が起きるために必要とされる脳部位を決定する。大脳聴覚野の一部の活動を薬理学的に操作し、補完の起きる確率の変化を評価することで、脳部位の割り出しを目指す。最期に聴覚的補完が神経活動レベルでどのように起きているかを解明する。これは、課題を遂行中の動物の皮質聴覚応答と、補完の有無（刺激への反応行動）との対応を記録・解析することで実施する。
当該年度は実験１を実施した。スナネズミにおいて聴覚的補完が起きる刺激条件を決定することであった。実験前に予想した通り、挿入雑音の音圧を上げるに従い補完が起きる確率が上昇した。この実験結果は“補完知覚”と“信号音の断続の知覚”が同程度起きる挿入雑音の音圧（多義的刺激）を決定することも目的としている。この刺激パラメータは来年度以降の生理実験において利用する予定である。なお、この結果については査読付論文として学会誌（米音響学会）に “Behavioral evidence for auditory induction in a species of rodent: Mongolian gerbil (J. Acoust. Soc. Am. 132: 4063-8)”として掲載されている。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究計画の全体は３つの実験より構成され、平成24年度は聴覚的補完が引き起こされる音刺激の条件を決定した。来年度以降は聴覚課題を遂行中の動物を用いて聴覚的補完が起きるために必要とされる脳部位の決定を目指す。大脳聴覚野の一部の活動を薬理学的に操作し、補完の起きる確率の変化を評価することで、脳部位の割り出しを目指す。最終的には聴覚的補完が神経活動レベルでどのように起きているかを解明する計画である。
平成25年度は純音及びコミュニケーション音声の補完において大脳聴覚皮質のどの領野が重要であるかを決定する。聴覚課題を動物に訓練し、課題遂行中に聴覚関連領野の一部を薬理学的に操作（GABAおよびグルタミン酸の作動薬および拮抗薬の局所注入）する。聴覚課題として、平成24年度と同様なオペラント課題とともに、訓練を要しない方法も検討する予定である。具体的には、新規物体に動物が近付く行動を応用し、新規音に対して接近する行動を計測することで聴覚的補完を観察・計測する。この方法は訓練を要しないため、多くの被験体を使用することが可能になる。薬理操作により聴覚的補完の確率がどのように変化するかを記録・解析する。刺激条件として現在まで得られた結果に基づき、補完が50％程度起きる雑音音圧を使用する。薬理操作による行動の変化を効率よく観察できると期待できる。ここでは抑制性(および興奮性)制御が補完知覚に果たす役割について検討することも目標としている。純音の補完は両側の一次聴覚野が主として関与し、コミュニケーション音声の補完には一次聴覚野に加えて二次聴覚野が貢献すると考えられる。音声補完については大脳半球間の機能左右差についても検討する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
平成25年度は聴覚課題を遂行中の動物を用いて聴覚的補完が起きるために必要とされる脳部位決定を目指す。そのため聴覚訓練としてオペラント弁別課題および、多くの脳部位を検討可能にする方法として新規音認知課題を用いる計画である。
薬理操作をするために必要となる薬理操作用電流システム（ION-100, DAGAN製）および、装置制御のための電算機を購入する予定である。それぞれの装置の費用として45万円、12万円程度を予定している。また薬理操作のためGABAおよびグルタミン酸の作動薬および拮抗薬を購入する計画である。具体的には薬品としてNMDA、AP5、AMPA hydrobromide、CNQX disodium salt、Muscimol hydrobromide、Bicuculline methiodideを購入する計画である。薬品は各々が4万円程度、合計概算額は合計28万円になる。
現在までの研究成果の発表および、内外における研究成果を集取する目的で国内学会として日本神経学会(京都)、動物行動学会(広島)に出席する予定である。また海外の学会として北米神経科学会(米国サンディエゴ)に参加する計画である。資料収集については申請者の研究室に所属する大学院生に依頼し、旅費の一部を補助する予定である。上述の旅費として全体で30万円となる。
その他、研究成果を論文として発表するために必要とする費用として、論文構成費、論文投稿費、5万円を使用する予定である。
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