音の方向を聴き分ける仕組み
今回は、人はどのように音の方向を聴き分けているのかという研究について紹介したいと思います。
サイエンスポットは最新の科学技術にスポットライトを当てるポッドキャストです。ホストはサイエントークのレンです。
ということで、今回は耳とあとは脳のお話ですね。
これ結構僕は今まで考えたことなかったなという疑問で、この音の方向をどうやって僕たちは聴き分けているのかっていう話ですね。
目を閉じて、例えば右手で指をパチンと鳴らしたら、右で鳴ってるなってすぐ分かりますよね。
これって当たり前っちゃ当たり前なんですけど、音ってめちゃくちゃ速いから、これぐらいの自分の目の先の至近距離でも、ちゃんと方向が分かるって結構すごいことだなっていうのを思って。
本当に音のスピードに対応できていなかったら、正直両耳に同時に音の振動が伝わるんで、どっちで音鳴ってるとか判断できないと思うんですよね。
これはどうやってるんだろうっていうのは分かんないなと思ってて。
一応この時間がちょっとずれる音源が右にあるときに、左耳よりも右の耳に本当に少しだけ早く届くっていうこの時間のずれのことを量時間時間差と言うんですよね。
これ音だとめっちゃ分かりにくいですね。量時間。量は両方のようで、最初の時間は耳の間って書いて時間ですね。
その後、タイムの時間の差、量時間時間差、ITDと訳されるらしいんですけど、これって10万分の1秒というレベルなんですよね。
だからこの10万分の1秒を正確に検知して、今音が右から来たなって判断してるのが僕たちの脳みそだということを、これをちょっと研究してるっていうのがありまして。
この研究は、これは名古屋大学のプレスリリースから江川助教、熊教授、あとは京都大学の渡辺教授らとの共同研究ということでやっているものなんですけども、
彼らが着目したのは脳幹にある聴覚系の神経回路ですね。
これ脳の中で神経情報を伝えているっていうのは、どういうものが伝えているのかというとケーブルみたいな軸先と呼ばれるケーブルみたいなものになります。
そのケーブルの周りに絶縁テープのようにミエリンっていう随称が巻かれているっていう感じなんですよね。
この周りにあるミエリンってやつのおかげで電気信号がどっかに漏れたりとかせずに高速で伝わっていくと。
これが実は音の方向を計算する回路でこのミエリンの巻き方が違うっていうのが分かってきたんですよね。
例えばこのケーブルの途中ミエリンが長くしっかり巻かれているっていう方は信号がピョンピョンピョンピョン電気信号が飛ぶようにむちゃくちゃ速いスピードで行くんですけど、
その計算する場所実際に右か左かどっちから来るかなって計算する場所に関してはミエリンが短くなってこの信号のスピードがちょっと遅く調整されていると。
なんでこんな風になってるのかなっていうのは謎だったわけですね。
それを調べるためにニワトリを使ってるんですけどもこれなんか聴覚系の耳の研究ってよく蝶類がすごい耳が発達しているのでモデル生物として使われているらしいんですけどもこのニワトリの神経細胞を使って調べてます。
神経細胞が情報を伝える時っていうのはさっきのミエリンに情報が行くってところの前にその伝える先の細胞に向かってその伝達物質みたいなものを出しますと。
今回わかったのは神経の先のケーブルの部分の途中からもこの伝達物質であるシナプス症法というものが放出されているとそういうことがわかりました。
その途中から放出されているっていうのがミエリンを作る細胞への指令になっているということですね。
だからこれどうやって証明したのかというと特殊な毒素Eテントっていう特殊な毒素を使ってこれはこの伝達物質の症法を出てくるのをブロックする作用があって。
だから特定の神経細胞にこれを組み込むと情報を伝えていく症法を出せなくなってしまうと。
これをやってみると本来ミエリンが絶縁体カバーみたいにびっしり巻かれるはずの場所でうまくミエリンが形成されない。
でケーブルがむき出しになっちゃうっていう区画が出てきますと。
なんでこの神経ケーブルそのものがここにミエリンを巻いてくれとかあるいはここには巻かない方がいいみたいな指令っていうのを周りの細胞をコントロールして自分自身の信号のスピードっていうのを微調整しているっていうことがわかってきたんですよね。
研究の応用と新しい発見
だから正常な状態だと非常に綺麗にこの絶縁体のカバーミエリンが綺麗に並ぶけど特措でそれを消耗ストップするともう長さバラバラになったり隙間ができちゃったりするっていうのがこれ画像を見るとすごく鮮明に見ることができます。
で実はこれが右か左かっていう音の方向を一瞬で聞き分けるっていうのにものすごく大事で。
この神経ケーブルが自分自身で絶縁テープのミエリンの巻き方をコントロールしますと。
でそれをやることによって信号が伝わるタイミングっていうのを100万分の1秒単位で調整しているっていうことなんですよね。
だから単に信号をパッて送るだけじゃなくてこのさっきの最初の右と左どっちから音が来てるかなっていう10万分の1秒の差を聞き分けるためにこの神経細胞が右耳から脳に行く。
もしくは左耳から脳に行くっていうそのスピードとかですねそこが100万分の1秒単位でチューニングされてるっていう。
だからそんだけ10万分の1秒みたいなすごい短い時間の違いでも脳はちゃんと右耳から来たやつ左耳から来たやつっていう電気信号のスピードをちゃんと感じ取ることができているということらしいですね。
面白いのはその神経細胞自身が単なる信号の伝達経路になっているだけじゃなくて自分とか周りの環境をその手法を出すことによって作り変えて綺麗にこの神経回路っていうのをコントロールしているというのが新しい発見みたいですね。
これで聴覚の仕組みも解き明かすことにはなるんですけどどうやって壊れた回路を修復するのかとかそういった医療分野への応用っていうのも考えられますよね。
これコントロールできると例えばちゃんとミエリンが形成されないみたいなところでちゃんとされるためにはこの手法の放出が重要なんだなっていうのでちょっとそこにアプローチしてみるとかそういったいろんな応用が考えられるかなと思っていて。
コントロールはすごく難しそうではあるんですけど、いかにここの神経伝達スピードを形、ケーブルの構造によってコントロールするのが大事かということがすごく面白いなというポイントですね。
あとはこの電気信号がビュンビュン速く進む場所とちょっと音の方向とかを試行するところは若干遅くなるみたいなそういう調整によって僕たちはちゃんと方向感覚とかを得られているわけなんでこれはすごい面白いですよね、研究として。
というのがちょっと今回紹介したかった研究になります。でちょっと今回なんでこんな研究を紹介したいなって思ったのかというと最近僕脳とかそういうのに興味あるんですけど耳にもめちゃくちゃ興味があってこれが出ている前の週かなにサイエンマニアの方で南朝研究の世界という回をアップロードしています。
これは実際大学で今も研究されてるんですけどその南朝っていう耳が聞こえにくくなってしまうっていうのはどういう仕組みで起きているのかとかそれを治療することができるのかみたいな話を聞いて結構感覚機関の研究面白いなみたいなのもすごくそれ聞いたら感じてもらえるかなとは思ってるんですよね。
それがあったんでちょっとこれたまたまプレスリリースでこれを見て、確かに音が聞こえるかどうかも大事だし方向を聞き分けるっていうのも結構大事だよなっていうのはむちゃくちゃこれを見て改めて思ったし、
あとなんかどれぐらい繊細な音を聞き分けるかとかなんかいろいろ耳の研究とか感覚の研究ってファクターがありそうだなって思ってすごく面白いなと思いましたね。
あとさっきちょっと商法というふうには言ったんですけど、そういう読書とかでコントロールするみたいなことをやると結果としてはその見えりんが変わったりするんですけど、
オリゴデンドロサイトって呼ばれる軸作に沿って分布するものですね。
それをオリゴデンドロサイトって言いますけど、その形態とか密度が領域ごとに異なりますよっていうのが結構専門用語的にはそういうことになるんですけど、
オリゴデンドロサイトに備わった随象形成能力の違いによってさっきの見えりんの感覚が変わったり長さが変わったりっていうのが起きてるっていうのが一応正確に言うとそういうことですね。
特に同じ軸作上でそういう密度が高いところ、密度が低いところが発生して調整されているのが結構面白いポイントですね。
随象の間の乱尾へ降臨と呼ばれる区画によってどれぐらい蝶躍伝導がしていくか、速さが決まるのかということなんですけど、
ぜひこちら細かく知りたい方プレスリリースも合わせて見てみてほしいですね。
ちょっとこれ内容難しいかもしれないですけどね。
ということで今回の話はこの神経細胞とかオリゴデンドロサイトですけど、
均一な集団だと思われていたものが実はいろんな種類があったりして、
同じ軸作上でも領域と領域の間でちょっとオリゴデンドロサイトの密度とかそういうのが違うと、
そういうのがばらけちゃうと神経伝達するスピードにも関わってくるっていうので、
音源がどこにあるかっていう方向を決めるのにもそれが非常に重要な役割を果たしているというのが分かってきているよっていうお話ですね。
あと関連しているので言うとノーパカラジオっていう僕が友達とやってるポッドキャストもあるんですけど、
たまに更新しててそっちでも今日話したミエリンによる電気信号がどう神経を伝わっていくのかみたいな話とかも一応話してたりするので、
そういう話をいろいろ組み合わせるとより今回の研究の話も楽しんでもらえるんじゃないかなというふうには思ってますね。
インフルエンザウイルスの変異
ということで今回から前回ちょっと言ったかもしれないですけど、せっかくSNSとかで感想をいただいたりもしているので、
ちょっとそちらを読んでいきたいなというふうに思ってます。
サイエンスポットのインフルエンザの話に関してコメントいただいてます。
てんてんさん、いつもコメントいただいてありがとうございます。
検体に印をつけてから増殖させて分析するっていうことですか。
分析手法って意外と理解してないかもなーっていうコメントと、
技術的エラーと生物学的変異の識別、なるほどそういうことがちょっと聞き漏らしたっていうコメントをいただいていて、
生物学的にもともと入っている変異がちゃんとタグつけてその後いろいろ処理しても付けたタグに共通してその後発生している技術的なエラーっていうやつを除くことができるということですね。
ちょっとこの辺僕の説明悪いのと音だけだと説明難しいなと思いながら話したところなんですけど、
そういうちゃんともともとの変異と調べるときに増えやしたときの変異っていうのを区別することによってインフルエンザの変異の種類をいろいろ解析できるよっていう話がこの間出した回でしたね。
こちらもいつもいただいているフェリックスさんから、インフルエンザウイルスが爆発的に増殖することに加え複製時のエラー率が非常に高いため、
一人の感染者の体内に非常に多様な変異体が共存していることを知りました。
こんな難的に対応するウイルス研究が偏見にさらされているなどとんでもないと感じました。
ということでコメントいただいていて、本当そうっすね。
インフルエンザってこの間のやつは単純に配列の中にスポット的に入る変異の話をしたんですけど、
結構組み替わる系の変異もインフルエンザって起きやすくて、コロナとかだと確かそんな起きないはずなんですけど、
その組み替わるってことは、要は一本のDNAの中でも結構広い範囲の配列っていうのがいきなりガラッと変わるっていう話になるんで、
だからインフルエンザの変異って全部カバーするのが難しいんですよね。
なんで毎年のワクチンとかも3種類とか4種類混合ワクチンとかになってると思うんですけど、そこが結構難しいポイントになってますね。
本当にウイルス研究の偏見っていうのは実は結構あって、現場の研究者、僕自身がやってるわけじゃないですけど、
僕のCIでもウイルス研究者って結構いて、そういう人たちはよく言ってますね。
そういうクレームじゃないですけど、ちょっと過度に恐れられてしまうっていうのはあって、
本当に恐れるべきものではあるんですけど、そうやって現場でやってる人が何か悪いことしてるみたいな見られ方をするのは本当に、
そういう偏見はなくなってほしいなっていうふうに僕もめちゃくちゃ思ってますね。
研究者への偏見
あとその前の回ですかね、iProjectの話のやつにもコメントもらってて、
チーさんから冒頭聞き流していたら唐突に、俺はただの動物じゃないんだとエレンさんがイケボで呟いて二度聞きした。
これ英語の方のサイエンスポットにコメントしてくれてるんで、私の愛とiProjectの愛を聞き間違えたって言ったお話ですね。
確かに。僕もこれわからないかもって思いながら出して、やっぱりこう伝わるかって。
あと英語のやつ聞いてくれてありがとうございますっていうのも思いますね。
ちょっと僕の発音あんまり良くなってるかわからないですけど、
愛は愛だしなみたいな。多分発音記号的にも一緒だと思うんですけど。
確かにむずいですね、iProject。私プロジェクトって聞こえてもおかしくないよな。
っていうコメントとかをいただいていたりもします。
これまでも結構色々コメントをSNSでもらったりしていて、今後もちょこちょここうやって紹介させていただいたりとかしようかなというふうに思ってます。
すいません、全部ちょっと今紹介することはできないんですけど、全部見てます。
あとSpotifyの方でもコメントいただいてたりもするので、そういう方でもくれたら嬉しいですし。
サイエンスボットに関してはあえてちょっとGoogleフォームは設けていません。
Googleフォームのお便りフォームか。
あえて作っていなくて、作ってもいいんですけど、せっかくだったらSpotify上とかX上とかそういうところでコメントしてもらって見えてた方がいいかなっていう。
個人的に何か言いたいみたいなやつあったら全然メールとかで送ってくれればいいんですけど。
いろいろ口コミとかで広まってもらうのに割と頼っているところあるんで、僕の活動自身。
僕と言わずにオフラインでポッドキャストを広めるという活動はもう全然してないんで、もうオンライン頼りなんですよね。
今までもずっとそうなんですけど、家族にもまだ行ってないし。
そういうことはあるんですけど、なんで皆さんの感想がまた新しいリスナーさんのもしかしたら目に触れて聞いてくれるとかそういうので広まっていくと本当に僕としては嬉しいなと思っているので。
すみませんあえてお便りフォームはちょっと作ってないですこれに関しては。
声をいろいろいただけるのは本当にありがたいなというふうに思っています。
ということで今回は以上になります。
サイエンスポットは日本語と英語で配信をしております。
ポッドキャストを聞いて皆さんも感想などありましたらハッシュタグサイエンスポットで投稿してもらえると嬉しいです。
それではまた。
