異種感覚間相互作用の神経基盤(感覚間相互作用研究の現在とこれから,2008年度第1回フォーラム)

The Japanese Psychonomic Society

NII-Electronic Library Service The 　Japanese 　Psyohonomio 　Sooiety

’

_The

　Japαnese 　Journαt　of　Psychonom

・

ic　Seience

2009

，

Vol

．

27

_，

　ND

．

2

，

164　166

講

演 論

文

異

種

感

覚 間相

互

作

用

の

_{神 経 基}

_盤

杉 　

田

　 陽 　

一

産業 技 術 総 合 研 究 所

Neural

　

basis

　

for

　

multisensory

　

integration

Yoichi

　

SuGITA

Nαtional　institute（）

f

／Advanced 　Jndustrial　

Science

　_and 　

Technologb

，

　

rAfST

_）

　　

Sensory

　

perception

　has　been　

traditionally

　

investigated

　one 　modality 　at　a　time

，

　

but

　real 　wor 工

d

perception　and 　behavior 　are　drivcn　

by

　the　

integration

　of　

information

　from　multiple 　sensory sources

．

　In　traditional　models 　of　the　scnsory 　brain_，　multisensory 　

integration

　

ts

　

deferred

　until　after extensivc 　unisensory 　processing　

has

　occurred

．

　Rapidユ_y　accumulating 　evidcnGe 　on 　multlsensory

processing　

in

　mammals 　challenges 　this　classical 　view

．

　 Anatomjcal 　studies 　suggest 　that　the

substrate 　for　multisensory 　integration　

is

　already 　present　at　the　_primary 　sensory 　cortices

、

　Further

−

more

_，

　it　has　been　shQwn 　that　the　activity 　of　auditory 　thalamus 　is　strongly 　influenced　by　visuaL stimuli

，

　when 　presented　in　conjunetion 　with 　auditory 　stimuli

．

　Thcse　

findings

　strongly 　

indicate

that　the　neural 　underpinnings 　of　multisensory 　

integration

　extend 　

into

　the　very 　early 　stages 　of sens 〔｝ry 　process 上ng

・

Key 　words ：multisensory 　

integration

，

　sensory 　cortex

，

　scnsory 　processing

　視 覚

，

聴 覚

，

体 性 感 覚な ど異な っ た感 覚系か らの 情 報 が相

Ul

に作用 し合い

，

ま た

，

統合さ れ るこ とによっ て

，

外 界の事 象を知 覚して い る こ とは言う まで も ない

，

近 年，

Stream

／

Bounce

現象を は じ め と して

，

異 種 間 核 柑 互 作用の興 味 深い知 覚 現 象が次々 と報 告さ れ てい る

．

期 を同じ く して， 神 経 科 学 的な研 究 も飛 躍的に進んで い る

，

従 来

，

異 種 感 覚 間 相匡作 用の責 任 部 位の候 補と して

，

皮質の感 覚 連合野や前頭 連合野 あ るい は海馬な ど が た び た び取 リヒげら れて き た が

，

近 年の研 究は脳の さ ま ざま な部 位で相 互 作用 が行わ れて い るこ とを明 ら かに して い る

．

注 意あ る い は定

位

反

射

と 上 丘 　 非 哺 乳 類で上 丘 （superior 　colliculus ＞に対応 す る中 脳 領域は

，

_視蓋 （optic 　tectum _）と呼_{ば れ}

，

両 生類

，

_爬虫類

，

魚類な どの_視覚 情 報処 理 中 枢で あ る

．

哺 乳 類 の 上 丘 は ＊ _{Cognitive 　and}

　Behavioral 　 Sciences 　Group

，

　Neuroscience 　Research 　Institutc

，

　National 　Institute　of　Advanced 匸囗dustrial　Science　and

　Technology （AIST ）

，

　AIST 　Tsukuba 　North　Slte_，

　1497

−

1Teragu

，

　Tsukuba

，

　Ibarakl　300

−

4201

サ ッ カ

ー

ド眼球運勤や眼と頭の動きの 協 調に強 く関 与し て い る _（Crawford 　et　aL

，

2003 _）

．

ま た

，

上 丘は

，

大 脳 皮 質 の 感 覚 連 合 野お よ び 運 動関連領 野

，

下 丘

，

網 膜

，

基底 核

，

脊 髄な ど か ら線 維 投 射 を 受 けて

，

視 覚

，

聴 覚

，

体 性 感 覚 な どの刺 激に よ く応答 す るこ と か ら

，

異 種 感 覚 間 相 互 作 用の _研究対_象にな

っ

て き た （

Grossberg

　et　al

．

，

1997L 上 丘は

，

数 ある異 種 感 覚 刺 激の 中 か ら際 立っ た

F

］標 を す ば や く選択し 眼球を向け る ため に

，

異な るモ ダ リテ ィ の刺 激を比 較して い ると考え ら れ る

．

知 覚の モ ジ ュ

ー

ル説と 異 種感 覚間相互作用 　細か な要 素に分 離で き ない

一

っ の ま と ま り と して 見え る 物 体 も

，

色 ・_{形 状} ・_{動 き}

・

_{奥 行 き な ど に 分 解 さ れ}

，

_そ れ ぞ れ が独立 し た神 経 経 路で処 理 さ れて い る と考え ら れ て き た

，

さ らに

，

空 間 情 報は第 炊 視覚 野か ら頭 頂 連 合 野 に至 る 神 経 結 合の連 鎖で処 理 さ れ

，

物 体の形状情 報 は 第

．

一

・

次視覚 野か ら

．

ド側頭葉に 至 る神経結 合の連 鎖で処理 さ れる と考え ら れて い る

，

この モ ジ

ュー

ル説 に よ れ ば

，

各々 の モ ダリ テ ィ の感覚 情 報は

，

い

っ

た ん 細 か な要 素に 分 解さ れ

，

再 統 合され る過 程で

，

あるい は

，

再 統 合さ れ た後に

，

他の モ ダ リテ ィ の 感 覚 情 報と相 互 作用 （あ るい

Copyright

　2009

．

　The 　

Japanese

　Psychonomic 　Society

．

　AII　rights 　reserved

．

N工 工

一

Eleotronio _Library

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NII-Electronic Library Service The 　Japanese 　Psyohonomio 　Sooiety

杉田：異 種 感 覚間相 互 作 用の神 経 基 盤

165

vislon aeditien scmatosensory

Figure　

L

　An 　old 　mQdel 　of　sensory 　processing

．

　

Each

　rnodality 　

has

　several 　modules 　to

　

proccss

　 specific　

feature

　 of　 that　 modality

．

　Multisensory 　integration　has　been　thought 　to

　

be

　

deferred

　until　after　extensive unisensory

　processing　

has

　occurred 　

in

　each 　modality

．

は統 合）す る こ と に な る（

Fig．1

）

．

　と ころが

，

これらモ ジュ

ー

ルが独 立して単

一

の視 覚 要 素だ け を処理 す るの で は な く， 複数の視覚 要素を同 時に 処 理して い るか

，

もしくは モ ジュ

ー

ル 間に強い相 互 作 用 が存在 して い ることを 示す実験 結 果が相 次い で_{報 告}さ れ て い る

．Sugita

　（1999 ）は

，

単 眼 性の方 位 選 択 性 細 胞が

，

単眼性の た め 当然の こ と な が ら線 分や棒 状の刺 激の視 差 （奥行き）に は全 く影 響を受 けない に も か か わ ら ず

，

線 分 と ともに提 示される四角 形の視 差に よっ て 応 答 を大き く 変化させ るこ と を明ら かに して い る

．

ま た

，

Johnson

　et al

．

〔2001

，

2004 ＞は

，

方 位 選 択 性 細 胞の多 くが等 輝 度の 縞模 様に もよ く応答するこ とを 明ら かに して い る

．

さ ら に

，Friedman

　et　_a1

．

_（

2003

_）は

，

_{方 位 選 択 性 細 胞の多 く}が 色に対 し て も選 択 性を持っ て い る と報 告して い る

．

こ の よ う に， 従 来は単

一

の視覚 要素だ け を処理する と考え ら れ た_視覚モ ジュ

ー

ル が_{複 数}の_{要 素}に対 し て応_答するこ と が

，

次々 と 明 ら かに さ れて きて い る

．

皮

質 下に お け る異 種 感 覚 間 相 互 作 用 　視 聴 覚間相互作用が

，

視 床 （thalamus ）で 既に実 現さ れて い る とい う驚くべ _{き事 実が} ， 産 業 技 術 総 合 研 究 所の 小村豊博士らの研究によっ て 明ら かに さ れた

．

Komura et　aL _（2005 _）は

，

ラ ッ ト に音と光が 同じ場 所か ら 同時に 呈 示され た か 否 か を 弁 別 する訓 練 を 施 した後に

，

内 側 膝 状 体 （rnedlal 　_geniculate　nucleus _{）か ら単}

一

_紺

1

_{胞 活 動}を

記 録 し た

．

内 側 膝 状 体の細 胞は

，

光 を単 独で呈 示 し た と きには 全 く 応答 し ないが

，

音に は よ く応答 し た

．

そ して

，

多 くの細 胞は

，

光が音 と同じ場 所から同 時に呈 示される と

，

音を単 独で提示 し た と き と比べて 極め て強く応 答す ること が 明 らかになっ た

，

以 上の結 果は

，

内 側 膝 状 体の 細胞が

，

聴 覚 情報を処理 して いる だ けで な く

，

視覚情 報 の影 響 を 強 く受 けて い るこ とを示 して い る

．

皮 質にお け る異 種 感 覚 間 相互作 用 　皮質に お け る異 種 感 覚 間 相 互 作用の責 任 部 位 と して

，

上側 頭 溝の_{多 感 覚}連合 野や前 頭連合 野が よ く知 ら れて い る が， 皮質に お け る感覚情 報処 理の極めて早 期の段階で 既に異種感覚が相互に作 用 して い る こと を示 唆 する_解剖 学的所見が得られている

．

た と えば， 第

一

_次 聴覚 野か ら 第

一

次 視 覚 野へ 線_{維 投 射}が_{存 在}して い る こ と が複数の研 究グル

ー

プ か ら相 次い で 報 告さ れて い る（

Falchier

　et aL

，

2002；

Rockland

＆

Ojima，

2003）

．

ま た

，

聴 覚 領に も 視 覚領や体 性感覚領か らの_{投 射}が あることが_明らか に さ れて い る（

Cappe

＆

Barone，2005

）

．

以 上の解 剖 学 的 所 見 は

，

感 覚 情 報の逐 次 処 理の極め て 早期の段 階で既に異種 感覚間相互作用が実現さ れて い るこ と を示唆して い る

．

お わ り に 　 従 来

，

異 種 感 覚 間 相 互 作 用およ び統 合は

，

それ ぞれの モ ダ リティ の情 報が独立して逐 次処理 さ れ

，

処 理が相 当 進ん だ段 階で初めて行 われ ると考 えられてきた

，

ところ が

，

最近の神経科学の _所見 は

，

感 覚情 報処 理の _極め て早 期の段 階か ら既に相 互 作 用が行 われて い る こ とを 示 唆 し て い る

．

今 後

，

相 圧作用の 回路 網お よ び機能 的 意 義が 次々 と明ら かに さ れて い く もの と期 待さ れる

，

引 用 文

献

Cappe ，

　

C ．

，

＆

Barone，

　

P ．

（

2005

＞

，

　

Heteromodal

　connec

−

　 tions　SupPOrting 　mUltiSenSory 　

integration

　at ！Ow

　 levels　of　cortical 　processing　

in

　the　monkey

．

　

Euro−

　

Pean

　

Joumal

_αノ「Neuroscience

，

22

，

2886

−

2902

．

Crawford，

　

J．

　D

．

，

　Martinez

−

Trujillo

，



J．

C

．

，

＆ Kiler

，

　E

．

　M

．

　（

2003

）

．

Neural

　contrQl 　of　three

−

dimensional 　eye 　and

　

head

　movements

．

　Current　Opinion　in　Neurobiology

，

　13

，

655

−

662

．

Falchier

，

　A

．

_，　Clavagnier _，　S

，

，

　Barone

，

　P

．

，

＆Kennedy

，

　H

．

　 （2002 ）

．

Anatomical 　evidence 　of　multimodal 　

inte−

　gration 　in　primate　striate 　cortex

．

_ノ

bum

α

1

　of　

Neuro−

　science

，

22

，

5749

−

5759

．

Fr

圭edman

，

　

H ．

　

S．

，

　

Zhou ，

　

H ．

，

＆von 　der　Heydt

，

　R

，

_（2003 _）

．

The Japanese Psychonomic Society

NII-Electronic Library Service The JapanesePsychonomic Society

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