調音運動前の言語中枢間の位相同期を用いた母音認識

BraintoTextには，実際に言葉を話す発話を対象とした研究と，相手に話しかけるイメージで頭に思い浮かべる想起を対象とした研究がある．本研究は，加齢や病気が原因で「声は出るが発音が不明瞭」のように，正確な発話が困難である人々への意思伝達支援を念頭に置き，発話を対象とした．Deniseら[1]は，調音運動開始から1500[ms]間の脳波を言語に変換することを試みた．パワースペクトル密度（PSD）を特徴量として，サポート・ベクトル・マシン（SVM）で5種類のスペイン語単語を認識した結果，正解率は約41.8%であった．その精度は十分ではなく，改善の余地がある．その他の研究も含めた先行研究の多くは，精度に悪影響を及ぼす要因として雑音の重畳が挙げられる．脳波は微小な信号であり，信号雑音比が低い．さらに，発話には舌や口唇などの調音器官の運動，すなわち調音運動を伴うため，調音運動による筋電図信号が発生する可能性がある．つまり，発話を行うことで脳波に含まれる雑音が増加することになる．これにより，脳波に含まれる言語に関わる特徴を捉えられないため，認識精度が停滞していると考えられる．そこで，調音運動前のブローカ野とウェルニッケ野の2つの言語中枢に着目した．調音運動前は言語を音声として出力するための準備段階であるため，筋電図信号は発生しづらい．つまり，調音運動前は調音運動の開始以降に比べて雑音の重畳が抑制されると考えられる．さらに，言語中枢であるブローカ野とウェルニッケ野は，調音運動前に活動することが明らかにされている．Flinkerら[2]は，皮質脳波と呼ばれる侵襲型の脳信号を解析し，調音運動の開始に向けてウェルニッケ野，ブローカ野の順に活性化することを示した．さらにLichtheim[3]は，発話の流れを図式化したウェルニッケ-リヒトハイムの失語モデルを提唱した．このモデルは，聴覚的に提示された言語を音声として出力するまでの経路を表しており，その中間地点でウェルニッケ野からブローカ野へ情報が伝達されることを示している．以上のことから，調音運動前の言語中枢間の連携区間に言語に関わる特徴が含まれるのではないかと考えた．したがって本稿では，脳領域間の相関を調べる位相同期解析で調音運動前の言語中枢間の連携を観察し，それらを用いて日本語5母音の認識を試みた結果を述べる．また，先行研究[1]の手法と比較した結果も併せて報告する．