DOI: http://doi.org/10.14947/psychono.37.10
「味」の正体―味嗅覚統合への心理物理学からのアプローチ
小 早 川 達*・後 藤 な お み
産業技術総合研究所
What is a flavor? Psychophysical approach to taste-odor integration
Tatsu Kobayakawa and Naomi Gotow
Sangyo Gijutsu Sogo Kenkyujo
One of the factors that affect the judgment whether signals received by receptors of different sensory modalities belong to the same event is synchrony perception among multiple types of sensory information. In this article, we introduce the simultaneity judgment （SJ） task in cross-modal combinations （especially olfactory-gustatory）：（1） development of measurement system for SJ task using olfactory and gustatory stimuli, （2） SJ tasks for three cross-modal combinations （olfactory-visual, visual-gustatory, and olfactory-gustatory）, and （3） SJ tasks for olfactory-gus-tatory combinations under match/mismatch conditions. Taste and odor are important components of flavor. The re-sults of our studies suggested that there is a correlation among match/mismatch between taste and odor, oral referral, and temporal resolution of synchrony perception from the perspective of flavor perception.
Keywords: flavor, taste, odor, simultaneity judgement, synchrony perception
1. は じ め に
食品の感覚的質について語るとき，消費者は「味」と フレーバーを同義的に使用している（Prescott, 1999）。 「味」という言葉は，文脈によって異なる意味をもつ （Spence, Smith, & Auvray, 2015）。彼らによると一つ目の 「味（taste）」は， 摂取する食品の質を指し，二つ目の “taste”は，摂取する食品の質を知るために使用する感 覚を指す。また三つ目の“taste”は，飲食に伴って生じ る感覚的な経験を指す。三つ目に挙げた「味」がフレー バーと同義であると考えられる。しかしながら，フレー バーの定義は研究者間で異なる。すなわち，フレーバー の構成要素として，味と香りを挙げる場合（Gisslen, 2011; Rozin, 1982; Sims & Golaszewski, 2003）や，味，香 り， 口 当 た り を 挙 げ る 場 合（Choi, 2014; McClements, 1999; Taylor & Linforth, 1996），味，香り，口当たり以外 に見た目や咀嚼音を含める場合（Palamand, 1993）があ る。いずれの研究者も，味と香りがフレーバーの構成要 素であるという点に関しては一致している。Gibson （1966）は，味や香りといったフレーバーの感覚的構成 要素は，解剖学的には分離しているが，機能的には一体 化していると主張している。味と香りが時間的に近接し て提示された場合，これらは一体化しやすいため，両者 の間の分離精度が低くなることが予想される。 異なる感覚モダリティの受容器に受容された信号が同 一の事象に帰属するか否かの判断に関わる要因のひとつ に，観察者による感覚情報間の同時性知覚が挙げられる （Powers, Hevey, & Wallace, 2012）。異種感覚モダリティ間 における同時性知覚について心理学的に検討する場合， 同時性判断課題や時間順序判断課題が主に用いられる （Binder, 2015; Fujisaki & Nishida, 2009; Machulla, Di Luca, &
Ernst, 2016; van Eijk, Kohlrausch, Juola, & van de Par, 2008; Vatakis, Navarra, Soto-Faraco, & Spence, 2008）。同時性判断 課題では，実験協力者に対して様々な時間差（SOA: stimulus onset asynchrony）で二つの刺激を提示し，これ らを同時に知覚したか否かの判断を求める。従来，同時 性判断課題や時間順序判断課題で扱われる感覚モダリ ティは視覚，聴覚，触覚に限られていた。気体である嗅 覚刺激，液体である味覚刺激は，刺激制御に極めて高度 な工学的技術を要することから，これらの刺激を用いた Copyright 2018. The Japanese Psychonomic Society. All rights reserved. * Corresponding author. Human Technology Research
Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 1–1–1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki 305– 8566, Japan. E–mail: [email protected]
同時性判断課題の実現が妨げられていた。 2. 嗅覚および味覚刺激を用いた 同時性判断課題のための計測システムの開発
Gotow & Kobayakawa （2014）によって開発された計測 システムの概要をFigure 1に示す。
2.1 嗅覚刺激提示装置
Evans, Kobal, Lorig, & Prah （1993）は，高い精度で嗅覚 誘発電位を計測するための必要条件として，触覚による 三叉刺激系への刺激を防ぐために空気の流れの中に嗅覚 刺激をパルス状に挿入すること，最大刺激濃度の 70％ が50ミリ秒以内で立ち上がること，空気には50％以上 の湿度および体温と同等の温度を与えることが望ましい と提言した。彼らによる提言は，現在，化学受容感覚を 扱う研究者の間で国際的な共通基準となっている。 Kobal et al. （Kobal, 1985; Kobal & Hummel, 1988）は，空気 の流れの中に嗅覚刺激をパルス状に挿入する嗅覚刺激提 示装置を開発した。この装置は，空気に50％以上の湿 度と体温と同等の温度を与える機構を備えていた。気体 の分子量を電圧値に変換する高速超音波ガスセンサを用 い，嗅覚刺激が最大濃度の 70％に到達するまでの時間 を計測したところ，空気の流量が毎分 7.56 Lのときに
16 ミリ秒を示した（Toda, Saito, Yamada, & Kobayakawa, 2005）。
Gotow & Kobayakawa （2014, 2017）が実施した同時性判 断課題では，Kobal et al. （Kobal, 1985; Kobal & Hummel, 1988）が開発した嗅覚刺激提示装置（Olfactometer OM4, Burghart Instruments, Wedel, Germany）が用いられてい る。刺激提示の実時間モニタリングおよび記録のため， 刺激提示装置の出口には高速超音波ガスセンサ（Toda &
Kobayakawa, 2008; Toda et al., 2005）が設置された。実験 協力者は，高速超音波ガスセンサに取り付けられた細い テフロンチューブを片方の鼻腔に約1 cm挿入した。こ のテフロンチューブの先から，実験協力者の鼻腔内に空 気および嗅覚刺激が提示された。嗅覚刺激が提示される 際には「シュッ」という切り替え音が発生するため，実 験中は常時ホワイトノイズが提示された。 2.2 味覚刺激提示装置 味覚刺激提示装置の開発にあたっては，先述の基準 （Evans et al., 1993）が踏襲されている。Kobayakawa et al. （Kobayakawa et al., 1996; Kobayakawa et al., 1999）が開発し
た装置では，体温と同等の温度を保った水の流れの中に 食用色素で赤く着色した味覚刺激がパルス状に挿入され ている。光センサを用いて水および味覚刺激の透過率を 計測することによって，味覚刺激が最大濃度の 80％に 到達するまでの時間を計測したところ，毎分200 mLの 流量のときに 16.5 ミリ秒を示した（Kobayakawa et al., 1999）。
Gotow & Kobayakawa （2014, 2017）が実施した同時性判 断課題では，Kobayakawa et al. （1996, 1999）が開発した 味覚刺激提示装置が用いられている。実験協力者は側面 に0.7×0.3 cmの小孔の空いたテフロンチューブをくわ え，小孔を舌先中央にあてた。この小孔を通して，実験 協力者の舌に水および味覚刺激が提示された。刺激提示 の実時間モニタリングおよび記録のため，小孔の両側に は光センサが設置された。テフロンチューブの周囲には 黒色のポリ塩化ビニールテープを巻き，実験協力者が味 溶液の流れを目視できないようにした。
3. 嗅覚–視覚，視覚–味覚，嗅覚–味覚の 組み合わせによる同時性判断課題
Gotow & Kobayakawa （2017）は，異種感覚モダリティ の組み合わせによって同時性知覚が変化するかについて 検討した。嗅覚刺激としてクマリン（桜の葉のような香 り），味覚刺激として食塩水，視覚刺激として赤色光を 用いて，三種類の異種感覚モダリティの組み合わせ（嗅 覚–視覚，視覚–味覚，嗅覚–味覚）による同時性判断課 題を実施した。 異種感覚モダリティの各組み合わせについて，10人 の実験協力者が，1セッションあたり93試行から成る セッションを4 セッションずつ実施した。視覚–味覚， 嗅覚–味覚の各組み合わせにおける味覚刺激，嗅覚–視 覚の組み合わせにおける視覚刺激を標準刺激とし，各組 み合わせにおけるもう一方の感覚モダリティ刺激を比較 刺激とした。視覚刺激と嗅覚刺激の提示時間は400ミリ 秒，味覚刺激の提示時間は500ミリ秒，試行間間隔は約 20 秒 と し た。 各 組 み 合 わ せ に お け る SOA と し て， −1900–＋1900ミリ秒の31段階（比較刺激先行をマイナ ス表記，標準刺激先行をプラス表記）を設定し，1セッ ションにつき各SOAを3試行ずつ組み込んだ。実験協力 者には，1試行ごとに二つの刺激が同じタイミングで提 示されたと感じたら「1」，異なるタイミングで提示され たと感じたら「2」と指で示すよう教示した。 10人の実験協力者から取得した同時性判断の反応を 基に，異種感覚モダリティの組み合わせごとに同時判断 率の時間分布と近似式を求めた（Figure 2）。具体的に は，同時判断率の時間分布に対してガウス関数（y＝ a·exp｛−（t − b）2/（2·c2）｝）を仮定したうえで，最小二乗 法により近似式を算出した（yは同時判断率，tは時間 （秒）を表す）。実測値である同時判断率と近似式から導 出された理論値の間におけるピアソンの積率相関係数 は，いずれの感覚モダリティ刺激の組み合わせにおいて もr＞0.99であったことから，同時判断率の時間分布を ガウス関数に当てはめることの妥当性が示された。 続いて，実験協力者ごとに，異種感覚モダリティの各 組み合わせにおける同時判断率の時間分布と近似式を求 めた。近似式における係数bが主観的同時点，cが半値 半幅に相当する。主観的同時点は，同時判断率の時間分 布の近似曲線において，二つの刺激が同時に提示された と判断する確率が最も高い SOAを指す。主観的同時点 と客観的同時点（SOA＝0ミリ秒）の間に乖離はあるほ ど，一方の刺激により多くの注意が向いていたことが示 唆される。半値半幅は，最大確率の半分の値を示す二つ のSOAの感覚を二等分した値である。半値半幅の値が 大きいほど，二つの刺激間の分離精度は低いことを表 す。 感覚モダリティ刺激の各組み合わせにおける半値半幅 と主観的同時点をFigure 3に示す。半値半幅は，異種感
Figure 2. Temporal distributions of simultaneous response rates （squares） and approximate curves （solid lines） in each cross-modal combination.
Figure 3. Half-width at half-height and point of subjective simultaneity of each cross-modal combination. Error bars: stan-dard error （n＝10）．
覚モダリティの組み合わせ間で有意に異なるとは言えな かったが，物理感覚刺激（視覚，聴覚，触覚刺激）を用 いた同時性判断課題（Fujisaki & Nishida, 2009）に比べて， 大きな値を示した。視覚–嗅覚の組み合わせにおける主 観的同時点は，物理感覚刺激を用いた同時性判断課題 （Fujisaki & Nishida, 2009）と同様に，客観的同時点とほ ぼ等しい値を示した。一方，味覚が関わる組み合わせに おける主観的同時点は，客観的同時点と有意に異なっ た。以上の結果から，同時性知覚における化学感覚（特 に味覚）の特異性が示唆された。 4. マッチ条件とミスマッチ条件における 嗅覚–味覚の組み合わせによる同時性判断課題
Kobayakawa & Gotow （2016）は，嗅覚刺激と味覚刺激 の間のマッチ／ミスマッチによって同時判断率の時間分 布が変化するかについて検討した。マッチ条件では醤油 の香りと食塩水，ミスマッチ条件ではクマリンと食塩水 を用いて同時性判断課題を実施した。 各条件について，10人の実験協力者が，1セッション あたり92試行から成るセッションを3セッションずつ実 施した。嗅覚刺激の提示時間は400ミリ秒，味覚刺激の 提示時間は500ミリ秒，試行間間隔は約20秒とした。各 条件におけるSOAとして，−800–＋800ミリ秒の23段階 （嗅覚刺激先行をマイナス表記，味覚刺激先行をプラス 表記）を設定し，1セッションにつき各SOAを3試行ず つ組み込んだ。 10人の実験協力者から取得した同時性判断の反応を 基に，条件ごとに同時判断率の時間分布と近似式を求め た（Figure 4）。実測値と理論値の間におけるピアソンの 積率相関係数は，マッチ条件で r＝0.97，ミスマッチ条 件でr＝0.99であったことから，同時判断率の時間分布 をガウス関数に当てはめることの妥当性が示された。 マッチ条件およびミスマッチ条件における半値半幅と 主観的同時点をFigure 5に示す。マッチ条件の半値半幅 は，ミスマッチ条件に比べて有意に大きい値を示した。 主観的同時点に関しては，条件間で有意差は認められな かった。しかしながら，いずれの条件においても客観的 同時点と有意に異なったことは，嗅覚–味覚の組み合わ せによる同時性判断課題を実施した先行研究（Gotow & Kobayakawa, 2017）と一致した。以上の結果から，嗅覚 刺激と味覚刺激がマッチしているほど，二つの刺激間の 分離が困難になることが示唆された。 5. ま と め フレーバー知覚を理解するうえでの中核となる現象の ひとつに，oral referral （鼻ではなく口腔内で香りを感じ ているように誤認する現象）がある（Spence, 2016）。こ れは，Lim & Johnson （2011, 2012）によると，味と香り Figure 4. Temporal distributions of simultaneous response rates （squares） and approximate curves （solid lines） under each
condition.
Figure 5. Half-width at half-height and point of subjective simultaneity of each condition. Error bars: standard error （n＝10）．
がマッチしているほど，oral referralが促進されるとい う。Kobayakawa & Gotow （2016）によって実施された マッチ条件の同時性判断課題では，何人かの実験協力者 から，口腔内で醤油の香りを感じたという主観報告が得 られた。一方，ミスマッチ条件では，このような主観報 告はみられなかった。換言すると，マッチ条件では，嗅 覚刺激（醤油の香り）と味覚刺激（食塩水）がフレーバー として知覚されやすかったと推察される。 Lim （2016）は，味と香りが同時に提示されたとき， oral referralが生じるのではないかと述べている。感覚モ ダリティによって情報処理に要する時間は異なるため， 異種感覚モダリティの同時性知覚に関しては，物理的同 時性（すなわちSOA＝0ミリ秒）だけでなく，知覚的同 時性にも注目する必要がある。フレーバー知覚という観 点において，味と香りのマッチ／ミスマッチ，oral refer-ral，同時性知覚における時間分解能は，相互に関係し ていると考えられる。 引用文献
Binder, M. (2015). Neural correlates of audiovisual temporal processing̶comparison of temporal order and simultane-ity judgments. Neuroscience, 300, 432–447.
Choi, S. E. (2014). Sensory evaluation. In S. Edelstein (Ed.), Food science, an ecological approach (pp. 83–112). Burling-ton, MA: Jones & Bartlett Learning.
Evans, W., Kobal, G., Lorig, T., & Prah, J. (1993). Suggestions for collection and reporting of chemosensory (olfactory) event-related potentials. Chemical Senses, 18, 751–756. Fujisaki, W., & Nishida, S. (2009). Audio-tactile superiority
over visuo-tactile and audio-visual combinations in the temporal resolution of synchrony perception. Experimental Brain Research, 198, 245–259.
Gibson, J. J. (1966). The senses considered as perceptual sys-tems. Boston: Houghton Mifflin Company.
Gisslen, W. (2011). Basic principles of cooking and food sci-ence. In Gisslen, W. Professional cooking (7th ed., pp. 63– 90). Hoboken, NJ: John Wiley & Sons.
Gotow, N., & Kobayakawa, T. (2014). Construction of mea-surement system for simultaneity judgment using olfactory and gustatory stimuli. Journal of Neuroscience Methods, 221, 132–138.
Gotow, N., & Kobayakawa, T. (2017). Simultaneity judgment using olfactory–visual, visual–gustatory, and olfactory–gus-tatory combinations. PLoS ONE, 12, e0174958.
Kobal, G. (1985). Pain-related electrical potentials of the hu-man nasal mucosa elicited by chemical stimulation. Pain, 22, 151–163.
Kobal, G., & Hummel, C. (1988). Cerebral chemosensory evoked potentials elicited by chemical stimulation of the human olfactory and respiratory nasal mucosa. Electroen-cephalography and Clinical Neurophysiology, 71, 241–250.
Kobayakawa, T., Endo, H., Ayabe-Kanamura, S., Kumagai, T., Yamaguchi, Y., Kikuchi, Y., Ogawa, H. (1996). The pri-mary gustatory area in human cerebral cortex studied by magnetoencephalography. Neuroscience Letters, 212, 155– 158.
Kobayakawa, T., & Gotow, N. (2016). Specificities of chemical senses among sensory modalities: Synchrony perception for olfactory-visual, visual-gustatory, olfactory-gustatory and match-mismatch combinations. Chemical Senses, 41, e170– e171.
Kobayakawa, T., Ogawa, H., Kaneda, H., Ayabe-Kanamura, S., Endo, H., & Saito, S. (1999). Spatio-temporal analysis of cortical activity evoked by gustatory stimulation in humans. Chemical Senses, 24, 201–209.
Lim, J. (2016). Oral referral. In B. Piqueras-Fiszman & C. Spence (Eds.), Multisensory flavor perception: From funda-mental neuroscience through to the marketplace (pp. 37–57). Duxford, UK: Woodhead Publishing.
Lim, J., & Johnson, M. B. (2011). Potential mechanisms of ret-ronasal odor referral to the mouth. Chemical Senses, 36, 283–289.
Lim, J., & Johnson, M. B. (2012). The role of congruency in retronasal odor referral to the mouth. Chemical Senses, 37, 515–522.
Machulla, T-K., Di Luca, M., & Ernst, M. O. (2016). The con-sistency of crossmodal synchrony perception across the vi-sual, auditory, and tactile senses. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 42, 1026– 1038.
McClements, D. J. (1999). Appearance and flavor. In McCle-ments, D. J. (Ed.), Food emulsions: Principles, practice, and techniques (pp. 267–294). Boca Raton, FL: CRC Press. Palamand, R. (1993). Training ourselves in flavor perception
and tasting. In Brewers Publications (Ed.), Evaluating beer (pp. 115–131). Boulder, Colorado: Brewers Publications. Powers, A. R. 3rd, Hevey, M. A., & Wallace, M. T. (2012).
Neu-ral correlates of multisensory perceptual learning. Journal of Neuroscience, 32, 6263–6274.
Prescott, J. (1999). Flavour as a psychological construct: Impli-cations for perceiving and measuring the sensory qualities of foods. Food Quality and Preference, 10, 349–356. Rozin, P. (1982). “Taste-smell confusions” and the duality of
the olfactory sense. Perception and Psychophysics, 31, 397– 401.
Sims, C. A., & Golaszewski, R. (2003). Vegetable flavor and changes during postharvest storage. In J. A. Bartz, & J. K. Brecht (Eds.), Postharvest physiology and pathology of vege-tables (pp. 331–339). New York: Marcel Sekker.
Spence, C. (2016). Oral referral: On the mislocalization of odours to the mouth. Food Quality and Preference, 50, 117– 128.
Spence, C., Smith, B., & Auvray, M. (2015). Confusing tastes with flavours. In D. Stokes, M. Matthen, & S. Biggs (Eds.), Perception and its modalities (pp. 247–274). Oxford: Oxford University Press.
mouth. Trends in Food Science and Technology, 7, 444–448. Toda, H., & Kobayakawa, T. (2008). High-speed gas
concen-tration measurement using ultrasound. Sensors and Actua-tors A, 144, 1–6.
Toda, H., Saito, S., Yamada, H., & Kobayakawa, T. (2005). High-speed gas sensor for chemosensory event-related po-tentials or magnetic fields. Journal of Neuroscience Methods, 152, 91–96.
van Eijk, R. L. J., Kohlrausch, A., Juola, J. F., & van de Par, S. (2008). Audiovisual synchrony and temporal order judg-ments: Effects of experimental method and stimulus type. Perception and Psychophysics, 70, 955–968.
Vatakis, A., Navarra, J., Soto-Faraco, S., & Spence, C. (2008). Audiovisual temporal adaptation of speech: Temporal order versus simultaneity judgments. Experimental Brain Re-search, 185, 521–529.
