2015 Fiscal Year Annual Research Report
頑健性を持った音声知覚メカニズムの脳機能イメージングによる解明
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15J04452
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
村井 翔太 同志社大学, 生命医科学研究科, 特別研究員(DC1)
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2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 知覚 / 聴覚 / 脳機能イメージング / 学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトは音声を聞き取る際に、ノイズや反響などによって、本来の音響的な情報が削減されたとしても、情報の不足を補完して聞き取る能力を持っている。このような音声知覚における補完能力を獲得・向上するための脳神経系のメカニズムの理解は、 様々な聴覚障害の克服につながることが期待される。本研究では、学習に一定期間を要する聴覚障害のモデル音声を作成し、健聴者に音声補完の訓練課題を与える。音声補完を獲得する過程の脳の可塑的な変化を、高い空間分解能を持つMRIを用いて、長期間の脳機能計測および形態計測によって検討する。
本年度は、画像解析手法であるVoxel-based morphometry(VBM)を用いて個人間の脳容積を比較することで、補完能力に関連する脳部位を形態学的に評価した。被験者が聞き取り、補完処理をするモデル音声として、周波数情報が削減した加工音声を用いた。被験者は、音の強弱の時間的な変化や、言語知識などを頼りに、周波数の欠損を補完して聞き取らねばならない。被験者はモデル音声の正しい聞き方の提示がない状態でモデル音声を聞き続けた。このモデル音声への順応の過程をMRIで計測した。またその前後に聞き取り能力テストを行い被験者の聞き取り能力の変化を調べた。結果、被験者15人中11人は成績が向上したため、順応によって補完学習が起こり得ることが確認された。成績の向上度と、灰白質・白質の容積に相関がある脳領域をVBMにより評価した結果、大脳左半球の下前頭回および右半球の中前頭回と小脳の一部に正相関が認められた。音声補完の学習可能性の形態学的指標となり得る可能性が示唆される。今後は、形態学的な関係性が認められた脳部位が、どのように音声補完処理に貢献しているかを、functional MRIを利用した脳活動計測により明らかにする予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
音声知覚の補完能力を獲得する過程を、高い空間分解能を持つMRIを用いた長期的な脳機能計測および形態計測によって検討する。脳の可塑的な変化を捉えることで、補完処理を獲得するメカニズムを明らかにする。
これまで行ってきた訓練過程の脳機能計測において、答えの提示がない状態で音を聞いても学習は進まないという前提の計画であったが、単純聴取を繰り返すだけで了解度が向上すること(順応)が一部の言語音声で報告されており、音声の補完学習のメカニズムを理解するためには、答えが提示された状態で正しい聞き方に照らし合わせながら聴取する学習と、順応とを切り分けて検討する必要がある。このため、日本語における周波数情報が劣化した音声の順応による学習の可能性について検証を行い、併せて順応による成績の向上度に相関する脳部位の形態学的な評価を試みた。答えの提示がない状態で音声を聞く訓練を行い、その前後に聞き取り能力テストを行う。テストの結果、訓練前後のテストのモーラ正答率の向上度は7.1%(SD 9.0%)で15人中11人は成績が向上したため、個人差があるものの、順応によって補完学習が起こり得ることが確認された。音声補完の獲得の神経メカニズムを解明する手法としてVoxel-based morphometry(VBM)を新たに取り入れ、灰白質・白質の容積と成績の向上度に相関がある脳領域を評価した。この結果、大脳左半球の下前頭回および右半球の中前頭回と小脳の一部に正相関が認められた。答えの提示がある学習に比べて成績の向上度は低く、学習可能性の個人差を示す形態学的指標となり得る可能性が示唆された。今後はこの順応の影響を考慮した上で、補完学習についてさらに検証を行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
音声知覚の補完の訓練をfunctional MRIによる脳機能計測のもとで行い、音声補完に関連する賦活部位の可塑的な変化を明らかにする。答えが提示された状態で、正しい聞き方と照らし合わせながら聴取することにより、補完処理の学習可能性を最大限にした状態で、長期的な音声知覚と脳活動の変化を検証する。
訓練により獲得される補完処理が、訓練したモデル音声に特異的な補完処理でなく、様々な音響的情報の不足を補えるのであれば、得られる神経メカニズムの知見は広く適用できる。このため、複数種類の音響的情報(周波数情報もしくは時間情報など)が削減された聴覚障害のモデル音声を聞き取る訓練実験を行い、その際の脳機能を計測する。補完する音響的情報の違いによる音声処理の相違点や共通点を、行動学的・生理学的な側面から経時的に検討する。行動実験によって、複数種類のうち一つの音響的情報が削減された音声の聞き取り訓練を行い、その音声に対する了解度がある程度向上した時点で、他方の音響的情報が削減された音声の聞き取り能力を調べる。一つの音声の訓練によって向上した音声の補完処理の枠組みが、他方の音声の補完処理に転移していれば、音響的情報に依存しない補完処理が存在することを示唆すると考える。音声知覚の補完処理の共通点を検討したのち、functional MRI計測下で複数種類のモデル音声の聞き取り訓練を行う。訓練過程の脳活動の変化から、モデル音声による補完処理の違いや共通項を生理学的に検討する。また、MRIを用いた脳容積の解析も併せて行い、訓練が与える脳神経系の可塑的な変化に関して、形態学的な検討を行う。
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Research Products
(2 results)
