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

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13035019
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 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)
• Keywords: 一次聴覚皮質 / 高次聴覚皮質 / 光学的計測法 / 電位感受性色素 / 時空間的神経活動 / モルモット / 音声特徴抽出 / 無音空間

Research Abstract

一次聴覚皮質(AI)では周波数が空間的に表示されていることがこれまでの研究から分かっている。しかし、この空間的表示が音の特徴抽出にどうかかわるのか、また音の時間経過が聴覚皮質でどう処理されるのかについては分かっていない。この研究では、純音、FM音、gapを含む音に対する聴覚皮質活動を光学的計測法を用いて計測し、聴覚皮質がこれらの音の検出にどう関わるかについて調べた。ネンブタール麻酔下でモルモットの聴覚皮質を露出し、電位感受性色素RH795で染色し、12x12チャンネルのフォトダイオードアレイを用いて神経活動を記録した。装置の計測範囲は3x3mmであるので、計測場所をずらして数回の計測を行い、聴覚皮質全体の活動をコンピュータで合成した。純音に対する活動は、一次聴覚皮質の周波数バンドにそって活動スポットが移動する形で現れる。FM音に対する活動は、活動開始部は純音の場合と同じであるが、その後FM音の瞬時周波数に従った活動スポットが周波数バンドを横切って移動する。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)が現れる。純音に対してはR1のみが現れる。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。AIとその後方に位置するAIIの周辺にはベルト帯と呼ばれる高次聴覚皮質が存在している。光学的計測で調べた結果、7個の領域(D、DP、P、VP、VM、V、VA)が確認された。これらの高次聴覚野では異なる周波数が同一の場所に重なって表示される傾向にあり、音が周波数-時間パターンとして表示されていないようである。P野とVP野では音の方向に依存する活動が光学的に計測されており、音源定位関係することが分かってきた。

Research Products

• [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)