特集JVRSJ Vol.14 No.2 June, 2009

超五感2395

特集 ■ 超五感

超嗅覚・超味覚

外池光雄

千葉大学

TONOIKE MITSUO

岡田謙一

慶應義塾大学OKADA KENICHI

1．はじめに覚・味覚機能の検査・計測のためには主観的計測法と客観的計測法の双方の検査・計測法を用いて評価すること

人間の嗅覚・味覚の感覚は種々の化学物質を知覚・認が必要であると考えられる．

識する機能を有しているが，食物の摂取や生命維持のために重要な役割を果していることが考えられる．しかし3．人間の嗅覚特性ながら，これまで他の感覚に比べて嗅覚・味覚機能の研嗅覚は，様々な化学物質の分子を遠隔的に捉えて，そ究は遅れており，人間の嗅覚・味覚の感覚についてはまれらの物質を超高感度に識別する能力を有している．こだ未解明な課題が数多く残されている．
そこで，本報ではまず最初に人間の嗅覚・味覚機能のの優れた機能を有効に発揮するために備わっている幾つ検査法・計測法を紹介し，次に人間の嗅覚特性，およびかの特徴の中から，ここでは特に「能動的嗅覚」と「嗅味覚特性に関する優れた特徴の事例について述べる．

覚の時間特性」に焦点を当て記述することにしたい．

2．嗅覚・味覚の検査・計測法

3.1 能動的嗅覚

人間の嗅覚・味覚機能を調べる検査法・計測法は，従嗅覚の機能は，一般に「受動的嗅覚」と「能動的嗅覚」来，心理学的な手法が主に用いられてきた．心理学的なとに分類することができる．「受動的嗅覚」は人が自然検査法・計測法は被験者の主観的判断に基づく官能検査な呼吸をしている状態の中で，言わば受け身的に匂い法による計測・評価法である．官能検査では，人間の鼻を知覚するような場合である．例えば , 自分ではほとんや舌自体がそれぞれ嗅覚や味覚の感覚器であり，その人ど意識をしないにも関わらず，匂いが漂って来る状態の大脳で知覚され，判断されたアンケート結果によってである．自分で主体的に匂いを嗅がなくても，漂って答えを得ているのが通常である．しかし，一般に官能検来る匂いが受動的に知覚される仕組みが「受動的嗅覚」

査法では個人差がかなり大きく影響するという欠点があ機構である．

る . そこで通常用いられているのは，この欠点を補うた

これに対して「能動的嗅覚」は，むしろ意識的に自分めに被験者数を多くするか，あるいは訓練され一定の能の方から匂いを嗅ぐ時であり，一般にスニッフィングに力を備えた専門のパネラーを用いる方法である．

よって鼻で息を吸い込んで匂いを能動的・主体的に嗅ぐ場合の嗅覚である．

一方，近年急速に発達して来た客観的計測法に，脳波(EEG)，脳磁図 (MEG)，機能的磁気共鳴画像法 (f-MRI)，

N. Sobel によると，スニッフィング法で匂いを嗅いだ

陽電子放射断層画像法 (PET)，近赤外分光法 (NIRS) など「能動的嗅覚」では , 大脳の右側の前頭眼窩野部が活性の方法が嗅覚や味覚の検査・計測法にも用いられるよう化されていることが f-MRI の研究から明らかにされたになってきた．官能検査に基づく心理的計測法とこれら[1]．筆者らもスニッフィング法で匂いを嗅ぐ方法で脳磁の客観的計測法は相互に補完するものであり，正しい嗅図 (MEG) 計測を行った結果，やはり，右脳の前頭眼窩23

日本バーチャルリアリティ学会誌第 14 巻 2 号 2009 年 6 月

2496特集超五感野部に嗅覚の活動が認められる結果を得ている [2]．これ

これを「嗅覚の分離 2 点閾値」と呼ぼう．さて人間が香らの結果から，少なくとも「能動的嗅覚」では，右側のりを感じるのは息を吸っている時だけである．健常者の前頭葉が主な役割を担っている可能性が示唆される．

安静時の呼吸周期は約 5 秒 ( 吸気：2 秒，呼気：3 秒 ) で

図 1 にスニッフィング法を用いた「能動的嗅覚」によっあるが，実験によると吸気の前半 2/3 ほどしか香りを感て得られた匂いの脳磁図応答の計測結果を示す．

じる事ができない [3]．したがって，嗅覚の分離 2 点閾値を測定するには，息を吸い始めてから約 1.3 秒の間に精度良く 2 回の香り射出を行う必要がある．
3.2-2

嗅覚ディスプレイと香りパルス

これまで開発されたほとんどの嗅覚ディスプレイは，ある程度広い空間に少なくとも数秒間以上は香りを感じさせる事を目的としているために，嗅覚の分離 2 点閾値の測定には適さない．そこで総務省 SCOPE の支援を受け，図 2 に示す香りディスプレイを用いて分離 2 点閾
値の測定実験を行った．この香りディスプレイはインクジェット方式のヘッドから 100msec. の時間幅で香料を射出し，また射出量は 255 段階の制御が可能である．一つのヘッドには四つの香りカセットが格納され，これが3 組有るので合計 12 種類の香りを独立に取り扱う事ができる．最小の射出量は使用する香料により若干異なるが実測で約 600pl/100msec. であり , この装置で用いる 5％溶液での香料量は 30pl となる．
図 1 「能動的嗅覚」刺激による匂いの脳磁図応答＊口絵にカラー版掲載

3.2

嗅覚の時間特性

次に，嗅覚の重要な特徴である時間特性に関する研究
結果について述べる．
3.2-12 点閾値

皮膚上の距離が近い 2 点を先端が尖ったもので触れてみると，2 点と感じる間隔と 1 点と感じる間隔がある．
この 2 点と感じる最小距離を 2 点閾値という．2 点閾値
を広い意味において「感覚において二つの刺激対象を分離できる閾値」と定義すると，痛覚 ( 触覚 ) の他の五感覚情報についての 2 点閾値を定義することができる．また，2 点閾値には空間的な 2 点と時間的な 2 点があると考えられる．痛覚で用いられているものは空間的な 2 点閾値である．視覚においては，時間的な 2 点閾値よりも香料タンク

素早く静止画像を更新すれば動画として認識され，視力ファン

検査では空間的な 2 点閾値を測定している．

香りヘッド

空気の流れ

嗅覚情報の場合，体を静止している状態では香りの位置関係を認知する事はできない事から，空間的な 2 点閾
値は無限大と考えられる．一方，嗅覚の時間的な 2 点閾値は 2 回の香り射出を 2 回と感じる時間間隔と定義でき，

図224

香りディスプレイ特集

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超五感2597

4．人間の味覚特性

一般に香りの強弱を表す尺度として，モル濃度や重人間の味覚機能の特性については，第 5 の基本味と呼量パーセント濃度で表した次の三つの閾値が用いられる．

ばれている「うま味」に注目した．「うま味」は日本で(a) 検知閾値：匂いを感知できる最小濃度発見され , 日本の伝統的な料理法や食生活に古くから用(b) 認知閾値：匂いの種類を認知できる最小濃度いられてきたが，最近まで欧米社会では，苦味，甘味，(c) 弁別閾値：匂いの強度について感覚的に区別するこ

酸味 , 塩味の 4 原味が基本味とされるのが主流であった．とができる濃度

しかし，最近になって，グルタミン酸やイノシン酸をこれらの値は香りの種類により異なる．そこで分離 2主体とする「うま味」が独立した第 5 番目の原味であり，点閾値の測定では，香料の射出量をそれぞれの香りの認「うま味」のリセプターの発見によって，”UMAMI” と知閾値により正規化し，100msec. 幅で認知閾値の 2 倍して世界的に認められるようになった．また，「うま味」の射出量の香りを呈示する事とし，以後これを香りパルの大きな特徴である相乗作用効果によって，食の「おいスと呼ぶ．

しさ」に関わることが明らかになってきた．

3.2-3

4.1 「食のおいしさ」の計測・評価法

嗅覚の分離 2 点閾値

異なる種類の香りパルスの分離 2 点閾値には，分離人間の味覚機能は，上述のように「うま味」を含む五検知閾値 (2 種類の香りを感知できる最小の時間間隔 )つの基本味によって構成されていることが明らかになっと分離認知閾値 (2 種類の香りを特定できる最小の時間

たが，ここでは「食のおいしさ」の計測・評価法に関す間隔 ) がある．分離検知閾値よりも短い間隔で二つのる研究について述べることにしたい．

香りが呈示されると香りが混じり 1 種類の香りと認識

そこで我々は，人が「うま味」成分を摂取した後，胃され，分離認知閾値より短いと 2 種類の香りが呈示さから吸収された「うま味」成分が人の脳活動にどのようれた事を認識してもそれらを特定することが出来ない．

な影響を及ぼすかについての研究を開始した [5]．図 3 は実験では天然香料のレモン，ラベンダー，ペパーミ

被験者が朝食後，約 2 時間経った頃「うま味」成分の一ントの 5％溶液を用いて，一吸気中に二つの香りパル種であるグルタミン酸ナトリウム (MSG) を摂取後，約スを射出し，分離検知閾値と分離認知閾値を測定した．

10 分程度経た時の脳活動を f-MRI によって計測した結実験手法は吸気の開始と同時にある香りパルスを射出果の一例である．この時，被験者には飲食物に関するした後，いろいろな間隔で異なる香りパルスを射出し画像と，非飲食物の画像 ( 風景画 ) がランダムに眼の前て香りパルスの射出回数と種類を尋ねるというものでのスクリーンに呈示されており，これらの画像の知覚のある．24 人の被験者に対して，3 種類の香りから 2 種差異を f-MRI によって計測・解析したものである．図 3

類の順列である 6 通りの組合せ全てを行った平均結果の○で示したように，まずは味覚中枢部位と言われていは，分離検知閾値 0.75 秒，分離認知閾値 0.98 秒となった．

る島皮質領野が活性化される結果であった．

統計処理を行った結果，これらの値は香りの種類には影響されないが，個人差が大きい事が分かった [4]．
3.2-4

新しい香り呈示の可能性

我々は日常生活において，一呼吸の間に複数の香りを同時に嗅ぐ事は無い．目の前に二つの香料があっても，それらが混ざった香りがするだけである．しかし，上記の実験結果は，パルス状の香りを呈示すれば一吸

4

気中で二つの香りを感じさせる事が可能である事を示3.5

している．より精密に実験を進めれば，嗅覚のインパ2.5

ルス応答が求められるかもしれない．現在，健康診断

1.5で嗅覚を調べる事は殆どない．しかし，実用的な医療0.53210用嗅覚ディスプレイが開発されれば「あなたの嗅力は1.5 です」と言われる日も来るであろう．

図325

MSG「うま味」成分による f-MRI の脳応答図2698

日本バーチャルリアリティ学会誌第 14 巻 2 号 2009 年 6 月特集

超五感pp.1-10 (2009)5．
「嗅覚・味覚」研究の今後の展望[5] 佐久間宏之，宇野富徳，釣木沢朋和，今田敏文，外これまで述べて来たように，嗅覚・味覚の感覚に関する研究は，現在では遺伝子レベルの研究手法を用い

池光雄：非侵襲計測を用いたうま味の人に対する効た細胞・分子の研究が大きく進み , 匂いのリセプターが果，千葉大学フロンティアメディカル工学研究開発セ

遺伝子レベルから解明され , Buck L. and Axel R. は [6]，ンター第 7 回シンポジウム，ポスター発表講演要旨集，匂いのリセプター研究でノーベル医学・生理学賞を受

p.45 (2009)[6] Buck, L., and Axel, R., : A novel multigene family may

賞している．

encode odorant receptors: A molecular basis for odorant

匂いや味の受容器に関するこれらの研究の著しい進

recognition. Cell, 65, pp.175-187 (1991)

展は，人工的な嗅覚・味覚のセンサー研究を一層推進することになった．また，このような嗅覚・味覚研究の急速な進展に伴って嗅覚・味覚に関するディスプレ【略歴】

イ呈示装置の開発や，伝送装置の開発も急速に行われ

外池光雄（TONOIKE Mitsuo）ることになった．さらに，これらの種々の嗅覚・味覚

千葉大学のデバイスや装置の開発は，これらの組み合わせ技術

メディカルシステムコースの進展をも促す原動力となった．この結果，現在では1985 年静岡大学文理学部理学科物理専攻卒業，1985 年

視覚や聴覚と同じように匂いや味の感覚を情報伝送す

工学博士 ( 大阪大学 )．1995 年電子技術総合研究所大阪

る「超嗅覚・超味覚」技術が身近な極めて近未来の課

LERC 生体エレクトロニクス研究室長，2001 年産業技題となって来たのである．

術総合研究所関西センター副研究ラボ長，2007 年より現大学院工学研究科

人工システム科学専攻教授

職．専門は生体医工学．著書『においと脳・行動』，『に参考文献

おい・香りの情報通信』など多数．

[1] Sobel, N., Prabhakaran, N., Desmond, JE., Glover, GH.,
Goode, RL., Sullivan, EV., and Gabrieli, JD.: Sniffing and岡田謙一（OKADA Kenichi）

smelling: separate subsystem in the human olfactory cortex.

慶應義塾大学Nature, 392, pp.282-286 (1998)

工学博士．専門 は，CSCW，グループウェア，ヒューマン・理工学部情報工学科

教授[2] Tonoike, M., Yamaguchi, M., and Hammada, T. :Noise

コンピュータ・インタラクション．情報処理学会誌編集

reduction on the olfactory neuromagnetic measurements

主査，論文誌編集主査，GW 研究会主査などを歴任．現

using SSP method. Bimag2000, pp.238-291 (2000)

在，情報処理学会 BCC 研究グループ 主査，日本 VR 学

[3] Ami Kadowaki, Junta Sato, Yuichi bannai, Kenichi会理事．情報処理学会論文賞 (1996,2001,2008)，情報処理

Okada : Presentation Technique of Scent to Avoid Olfactory

学会 40 周年記念論文賞，日本 VR 学会サイバースペー

Adaptation, ICAT2007, pp.97-104 (2007)

ス研究賞，IEEE SAINT’04, ICAT'07 最優秀論文賞を受賞．

[4] 門脇亜美，佐藤淳太，大津香織，坂内祐一，岡田謙一：情報処理学会フェ ロー，IEEE，ACM，電子情報通信学会，

一呼吸中での香り切り替えにおける嗅 覚の時間特

人工知能学会会員．

性の測定，におい・かおり環境学会誌，Vol. 40, No. 1,26