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神経心理学

第15巻第3号■イブニングセミナー

人工内耳と聴覚認知田中美郷＊
要旨：人工内耳（cochlearimplant）は一種の電子装置であり，その一部は内耳に埋め込まれ，一部は通常の補聴器のように体外に装着される。マイクロホンで受けたことばの音声学的特徴をスピーチ・プロセッサで抽出し，この情報を電極を通じて電気的に内耳の聴神経を刺激して脳に伝える仕組みになっている。この点通常の補聴器による情報伝達とは全く異なる。人工内耳による入力情報は，上述のように理論的に構成された入工的な，不自然なものであるが，それにもかかわらずことばとして認知できるのは，脳の能動的情報
神経心理学 15；172・・176，1999

処理に負うところが大きい。
Key

word：人工内耳，聴覚認知，聴能の発達，先天聾，後天聾
cochlear

implant，

auditory

cognition，

auditory

development，

congenital

deafness，

ac−quired（玉eafness1

最大振幅に達し，その後急速に減衰する。人間

内耳における音の分析機構の耳は，16〜20，000Hzの間の空気の振動を音

内耳のうち聴覚に関係するのは蝸牛である。

として聞き得るが，基底板の振動様式をみると，

蝸牛（cochlea）はその名の通りかたつむりの低音では蝸牛頂に近づいて振幅が最大になり，形をしており，内部は内耳液（外リンパと内リ周波数が高くなるにつれて最大振動部位は蝸牛ンパ）で充たされている。この液体に浸されての基部方向へ移る。すなわち低音は蝸牛頂側で，蝸牛の基底部から蝸牛頂に向けて，基底板と呼低音は基底回転側で分析される。

ばれる膜が帯状に内腔に張られている。基底板

しかしこれだけでは蝸牛における周波数分析上にはコルチ器があり，この装置には外有毛細は大まか過ぎる。近年になって，外有毛細胞に胞と内有毛細胞があって，基底板の基部から頂部に向かって前者は3列，後者は1列に並行しactinがあって細胞が伸び縮みすることが発見され，このような感覚細胞の能動的活動が関与ている。有毛細胞は音の物理的情報を神経生理して，蝸牛では音の基本的性質の細かい分析が学的情報に変換する感覚細胞である。

なされていると考えられるようになった（本庄，音には周波数と強さといった物理的属性があ1997；田中康夫，1996）

る。音は鼓膜から耳小骨連鎖を経て内耳に伝わ宜

人工内耳の構造と原理

るが，この際前庭窓にはまっているアブミ骨がピストン運動することによって，空気の振動は人工内耳はマイクロホン，スピーチ・プロセ液体（外リンパ）の振動に変換される。外リンッサ（音声学的情i報のコード化），送信コイル

パが振動すると基底板に波動が生じ，この波動（発信アンテナ）（以上体外部），受信コイルは蝸牛頂へ向かって進行する。この進行波は入（受信アンテナ），レシーバ・スティムユレータ

力音の周波数に応じて基底板上の特定の場所で（集積回路よりなる）並びに電極によって構成

1999年5月6日受理
Cochlear lmplantation and Auditory Cegnition＊帝京大学文学部，Yoshisato Tanaka：Faculty of Literature，（別刷請求先：〒168−0063

東京都杉並区和泉3−60−16

Teikyo田中美郷）

一 24一

University

173

1999年9月25日っている（田中美郷，1992）。並列的処理とは，複数の情報を並列して処理する方法で，たとえば蝸牛では基底板の波動の生じる場所と波動の大きさにより，音の周波数と強さが並行して分析される。末梢で分析された情報は聴覚伝導路を上向し，上位構造においてさらに分析・合成が繰り返されていくが，このような情報処理をボトムアップ処理という。ボトムアップの過程
イクロホには幾重にもわたる階層があって，末梢の雑多な入力情報はこれらの階層で分析・合成され，必要な情報だけが抽出されて高次化されていく

スピーチプロセッサー

図1と考えられるが，このようなプロセスを階層的処理という。必要な情報の抽出ないし分析・合人工内耳の構成成には不要な情報の排除が必要である。このたされている（図1参照）。このほかに聴覚特性めに階層のすべての段階で中枢ないし上位からテスト・作動プログラム作成装置が加わる。の抑制（lateralinhibition）が作用する。このレシーバ・スティムユレータは側頭骨に固定処理をトップダウン処理という。トップダウンされ，電極は蝸牛に挿入される。電極は単チャ処理の信号の発信に関しては特定の領域が脳にンネル方式と多チャンネル方式があるが，聴神あるわけではなく，「聴く（to経に提供できる情報を多くするために，今日で「判断する」「推理する」などといった能動的なは多チャンネル方式が普及している。マイクロ脳ないしホンから入ったことばはスピーチ・プロセッサしていると考えられる。人工内耳の効果を考えで音声学的情報としてコード化され，頭皮上にるには，このような情報処理の理解が必要であ置かれた送信アンテナから体内の受信アンテナる。に送信される。受信信号は集積回路を経て電極

こころ］Vに送られ，コード信号によって選択された電極listento）」とかの働きが中心的役割を果た

人工内耳はなぜ役立つかが発火し，矩形波パルスによって内耳の聴神経

人工内耳の対象は補聴器が役立たないほど重を刺激する（本庄，1997）。この電極の選択に度な難聴を有する人である。人工内耳が最初には先に述べた聴覚生理学と音声学の知識が応用試みられた頃は，聴覚生理学者から厳しい批判されている。

があった。その先鋒に立ったのはKiang（1972）

このように，人工内耳では本来蝸牛が行なうである。当時は人工内耳における脳の役割につ情報処理をコンピュータに代行させているが，いては誰も考えが及んでいなかった。House

しかしその情報処理は生理学的なそれとは異なる。このまうな不自然な情報伝達にもかかわら（1973）が単チャンネル人工内耳を埋め込んだ頃はその効果に顕著なものはなかったが，多チず，人工内耳が中途失聴者で顕著な効果をあげャンネル方式に改良されることにより劇的な効得ていることには中枢の情報処理の役割が大き果が認められるようになった。ただしすべての聾者に等しく効果があるわけではない。効果をいo

正左右する要因については不明な部分が多いが，人間の聴覚系の情報処理唯一一コンセンサスの得られている点は，失聴年

人間の脳における聴覚情i報処理には，並列的齢が低ければ低いほど，そして失聴期間が長け処理，直列的ないし階層的処理，ボトムアップ

れば長いほど人工内耳の効果は期待できなくな処理およびトップダウン処理の4種が係わり合るということである。この問題は従来の補聴器

一 25一

174

神経心理学

第15巻第3号

語の意味
wordmeanings

phonology→orthogpaphy
語音の辞書

文字の辞書

（lexic皿）

orthography（lexicon）→phonology

発声・構音
照合！

照合ミ←≧﹀

趣海田

語音分析器

聴覚分析器

視覚分析器

話し言葉
（spoken

書き言葉mords）

図2

文字分析器

（writtenwor（］s）

健聴者における言語の認知理解図式を活用しての聴覚障害児教育でもすでに論じら

覚的言語認知・理解と視覚的言語認知・理解のれてきた（鈴木ら，1979）だけに，目新しいも間には，語音の辞書（1exicon）と文字の辞書のではないが，要は年齢が低いほど脳の可遡性のレベルにおいて図2に示すような相互関係がが高く，それゆえに申途失聴では失聴年齢が低発達してくると考えられる。人工内耳を必要とければ一旦学習した聴覚機能は短期間で退化すする患者の聴覚系の欠陥は図2でいえば聴覚分る一方，先天性高度難聴も含めて長年にわたり析器にあるが，人工内耳による入力はかなり異放置した場合には，人工内耳手術を受けても，質な，不鮮明なものと考えられる。これが正し脳の可遡性が低下しているために聴能訓練の効く認知されるには，入力と同じ聴覚情報がすで果が期待できないということである（鈴木ら，に聴覚的辞書があって，それと人工内耳による1979）。

入力とを照合する（トップダウン処理）ことに

1．成人の中途失聴者の場合より認知でき，意味レベルにボトムアップする

聴覚に欠陥がない幼児では聴覚的チャンネルと考え得る。ただし入力情報が単語や文の場合を通じて言語やことばを習得する。次いで文字には，意味もトップダウン処理に関与すると考を習得することによって書字言語が発達し，聴えねばならない。

一 26一

175

1999年9月25日

一20−10
聴 0

一 20力1010ー203020べ4040

ル 50503060607070809080GOO

10G

1旬MG120120130

G30140

症例1のオージオグラム

0レdB

図3

1090f25250500

周波

↑GOO

数

2000

4000

8000

G40Hz

2．幼少児の場合

内耳にスイッチを入れてまず観察されたのは，人工内耳で最も議論の多いのは幼少児の場合

驚きと喜びの入り混じったアッ！という発声である。しかしこの問題に深入りするのは本稿であった。当初は音や音声に反応はしても，この目的からそれるので，これについては別著とばはもちろん環境音の認知は全く不能であっ（田中美郷，1998）にゆずり，ここでは先天性重た。人工内耳により純音閾値は45dB程度にま度難聴児ないし聾児における人工内耳の効果をで改善したものの，コミュニケーションは依然自験例（2例）に基づいて述べる。ただしこれ
ら2例の聴覚機能および言語発達の詳細についに頼り，「聴く」という姿勢も余りみられなかては他（田中美郷，印刷中）で報告したので，った。その後聾学校および家庭での聴能訓練に

ここでは聴覚的認知の問題にしぼって概略を述

より，環境音が漸次認知できるようになり，自べるに止めたい。

発的発声語や傾聴態度も発達してきた。

としてキューサインや読話，ジェスチャーなど

これまでの過程をみるとen］）症例1：M」，男児，先天性重度難聴

2の聴覚系のこと

1歳6カ月より補聴器を装用するが全く効果なし。2歳9カ月時著者の臨床で図3に示すよ
うに両耳も130dBで残存聴力を認めず，ジェばの知覚・認知・理解および聴覚的フィードバック機構は術前は全く未発達であったといえる。4歳10カ月時，日を隠すと語音が全く聴スチャー一によるコミュニケーションを認め，2取できないので，文字やキューサインを活用し

歳11カ月よりコミュニケ・一一一ションおよび言語てトップダウン方式の言語指導（田中美郷，印指導にキューサインを使用した。文字も覚え始

刷中）を進めたところ，聴覚的言語理解が漸次め，これらによって言語は●速に発達し始め，可能になった。

2）症例2：K．G，女児
1歳9カ月時先天性重度難聴と判り，直ちに視覚に依存するコミュニケーション・モードをフルに活用してコミュニケーションは円滑かつ活発になった。4歳0カ月時右耳にNuc｝eus
22チャンネル入工内耳埋込術施行。術後人工補聴器装用，聴能訓練および言語指導開始，1

歳11カ月より聾学校で聴覚ロ話法による教育

一 27一

神経心理学第15巻ag力一20−fO
聴 O

レ

一40

ル 50

6070

dB

8G
90
1◎011G
120130140
図43号

一fO
2030

べ005
010G
GG0
O1
O2
O3O
20
100
1020
34
674O
1118
19

176

125

250

500

周症例1のオージオグラム

of開始。音声には反応しないが太鼓の音は聴く。

100G

波thegol数

cochlea

2000

4000

8000Hzinman．

AnnOtol

Rhinol82；504−517，1973

Laryn−

4歳11カ月時，130dB以上の重度難聴ではあ2）本庄巖編著：脳からみた言語，中山書店，

るが低音域に残存聴力のあることが判明した（図4）。5歳6カ月時右耳にNucleus 22チャ

3）Kiang

1997
NYS，

ンネル人工内耳埋込術施行。本例は症例1とはerations

異なり，術後音入れを行うや「うるさい」と連

ear．

発，その後の聴能の発達は，手術年齢が比較的高いにもかかわらず，症例1よりも明らかに良好であった。

これらの知見は，たとえわずかな残存聴力でAm

inMoxon

EC：Physiologicalartificial

Otol

stimulation

Rhino▲Larygol

ofconsid−
theinner81；714−730，1972

4）鈴木篤郎，田中美郷：幼児難聴．医歯薬出版，
1979，pp．220−227

5）田中美郷：高次聴覚機能障害の種類と鑑Slj診断．失語症研究12；117−126，1992

も，乳幼児期の早期から補聴器によって活用し

6）田中美郷：難聴児のリハビリテーションー早期発見・診断・治療教育のシステム化に向けてあると，人工内耳を装着した場合に好結果をて（人工内耳も含めて）．耳展41；527−532，もたらすことを示唆している。人工内耳は補聴

19987）田中美郷，小寺一興，北義子，斉藤宏：人工内器の一種とみた方がよい。子どもの場合は聾学耳を装着した先天性重度感音難聴幼児2例の校とのチームワークが必要である。

聴能・言語発達経過．音声言語医学40−4，印刷

文1）House

trode

WF，

Urban

implantation

中献

J：Longandterm

resultse▲ectronicof8）田中康夫：誘発耳音響放射の臨床．金原出版，

elec−

stimulation

一 28一1996，pp．21−26