立石科学技術振興財団

助成研究成果集(第27号) 2018

音の質感に対する選好性獲得の神経基盤の解明
Neural substrate for preference acquisition of sound texture
2161009東京大学先端科学技術研究センター

研究代表者

特任助教

白松

知世

測し，α 波 (8-13 Hz) の周波数ゆらぎを比較[研 究 の 目 的]

した。ラット聴皮質に，16 点の計測点を有す
本研究では，ラットの聴皮質と楽典におけるる微小表面電極アレイを設置し，定常的な神経音程の協和性を対象にして，音の質感の選好性活動を多点同時計測した。協和音程として，楽の獲得しやすさが，聴皮質の定常的な神経活動

典における完全五度 (2933.3 Hz, 4400 Hz) のにおいて，どのような神経活動パターンとして二音和音を，不協和音程として，うなりを発生表現されているかを明らかにすることを目的とさせる二音和音 (4300 Hz, 4400 Hz) をそれぞした。そのため第一に，ラット聴皮質から神経れ 10 秒ずつ 12 回，ラット正面のスピーカから活動を多点同時計測し，α 波の周波数ゆらぎ特提示した。

性を定量化して，協和音と不協和音で比較した。

定常的な神経活動の特徴量として，α 帯域第二に，ラットの選好性を定量化する行動実験(8-13 Hz) の周波数ゆらぎを定量化した。ま系を構築し，評価を行った。

ず，10 秒間の音提示中，開始と終了の 1 秒間を除いた 8 秒間の神経活動に対して，高速フーリエ変換で周波数スペクトルを算出した (図[研究の内容，成果］

1)。α 波の周波数ゆらぎ特性を表す特徴量とし第一に，ラット聴皮質から，協和音程と不協て，α 帯域のスペクトルを最小二乗法で近似し和音程に対する定常的な神経活動を多点同時計た直線の傾き (周波数ゆらぎ特性値，図 1 太

図1

代表データの周波数スペクトル― 1 ―立石科学技術振興財団の傾きが大きくなる。本研究でも，協和音程に線) を定量化した。
図 2A に，全計測点，全試行で得られた周波対する周波数ゆらぎ特性値が低い，すなわちス数ゆらぎ特性値のヒストグラムを示す。協和音ペクトルの負の傾きが大きかったことから，動程は不協和音程に比べて，周波数ゆらぎ特性値物モデルにおいても，協和音程が快に関わる可が低い。このことを詳しく調べるため，周波数能性が示唆された。

ゆらぎ特性値の，16 計測点における中央値を試行ごとに算出して，協和音程と不協和音程で第二に，複数の音条件に対する，ラットの選比較した。その結果，協和音程は不協和音程よ択聴取行動から，音への選好性を定量化する実りも，周波数ゆらぎ特性値が有意に低かった

験系を構築した (図 3A)。行動実験装置の中(図 2B，ウ ィ ル コ ク ソ ン の 順 位 和 検 定，p<

央に設置した柱の周囲を，8 つの仮想的な小領0.05)。

域 に 区 切 り，4 種 類 の 音 条 件，具 体 的 に は，ヒトの脳波において，α 帯域の周波数ゆらぎ(ⅰ) 音 提 示 無 し (無 音)，(ⅱ) 10 kHz, (ⅲ)

が，「快・不快」といった気分を表す指標にな

20 kHz, (ⅳ) 40 kHz の純音 (60 dB SPL) を 2る可能性が示唆されている (吉田，1990)。具領域ずつに割り当てた。行動装置上部のカメラ

体的には，気分が良いほど，周波数ゆらぎ特性で 30 ms ごとに画像を取得してラットの重心値は小さい，すなわち，スペクトルにおける負位置を検出し，ラットが滞在している小領域に

図2協和音程と不協和音程の周波数ゆらぎ特性値

図3

選好性を評価する行動実験系― 2 ―Tateisi Science and Technology Foundation

対応する音条件を提示した (図 3B)。なお，1かを調べるため，ラットに音と報酬または罰を試行は 20 秒間とした。

用いた古典的条件付けを施し，特定の音に対す音に対するラットの選好性を定量化するため，る選好性を増強あるいは減弱させた後の，PI各試行開始時の音条件 (Start ; S) と終了時のの変化量を調べた。ラットを 2 群 (報酬連合群，音 条 件 (Goal ; G) と の 関 係 か ら，各 音 条 件恐怖連合群) に分け，20 kHz の純音を条件刺(X) に対する嗜好性尺度 (Preference Index ;激 (conditioned stimulus ; CS) として，音と報PI) を，次式のように定義した。

酬または罰との古典的条件付けを施した。報酬連 合 群 で は，腹 側 被 蓋 野 (ventral tegmental

PI(X)=Pr(S=X|G=X̄)

area ; VTA) への電気刺激を無条件刺激 (un-−Pr(S=X̄|G=X)

conditioned stimulus ; US) と し て，CS と US

例えば，図 3C のようにラットが 25 試行行との組合せを 200 回提示した。VTA への電気動 し た 場 合，無 音 条 件 に 対 す る PI は PI

刺激は，ドーパミン放出を介して，報酬系を賦(Silence)=1/6−5/19=−0.096 となる。

活させることが知られている。恐怖連合群では，構築した実験系を 2 つの点から評価した。まず，無音環境に対するラットの生来の選好性を

四肢への電気ショックを US として，CS と USを 40 回提示した。

検出できるかを調べた。その結果，条件付けを条件付けと，選好性の評価を 6 日間連続して施さないラットにおいて，無音条件は，他の音行い，条件付け前に調べた PI からの変化量条件に比べて PI が高かった (図 4)。この結果(ΔPI) を調べた。その結果，報酬連合群ではは，本実験系が，ラットの生来の音選好性を検PI が上昇し，恐怖連合群では PI が減少した出できることを示す。

(図 5)。この結果は，本実験系が，音に対する次に，本実験系が選好性の変化を検出できるラットの選好性の変化を検出できることを示す。
[今後の研究の方向，課題］
本研究では，ラット聴皮質の α 帯域の神経活動から，協和音程が快の情動と関わる可能性が示唆された。また，音に対する生来の選好性および選好性の変化を評価する行動実験系を構築した。今後は，構築した実験系を用いて，協図4

音に対する生来の選好性

和音程と不協和音程に対する選好性を比較し，

図 5 音への条件付けによる選好性の変化― 3 ―立石科学技術振興財団

音の質感に対する選好性を表現している神経活

6, e0197361 (13 pages), 2018
査読付き国際会議講演論文

動の特徴量の特定を目指す。

[2]

Ryo Soga, Tomoyo I. Shiramatsu, Ryohei Kanzaki,
Hirokazu Takahashi, “Sound Preference Test in[参考文献］[1]

Animal Models of Addicts and Phobias”, Pro-

吉田倫幸：脳波のゆらぎ計測と快適評価，日本音響学会誌，vol. 46，no. 11，pp. 914-919，1990

ceedings of 38th Annual International Conference ofthe IEEE EMBS, pp. 2925-2928, 2016
国内会議口頭発表[3] 曾我遼，白松 (磯口) 知世，神崎亮平，高橋宏[成果の発表，論文等］

知：「睡眠中の古典的条件付けによる音嗜好性の操作」，電気学会研究会資料 医用・生体工学研究会

原著論文
[1]

Ryo Soga, Tomoyo Isoguchi Shiramatsu, Hirokazu
Takahashi : “Preference test of sound among
multiple alternatives in rats”, PLoS One, vol. 13, no.

― 4 ―MBE-17-015〜041，pp. 57-62，2017) (平 成 29 年
電気学会 優秀論文発表 A 賞 受賞)