目が動くたびに鼓膜も動く。デューク大学の研究者たちによれば、このつながりによって聴覚システムが目を「聞く」ことができるのだという。
今回、研究者たちは、脳が見たものと聞いたものをどのように結びつけるかをよりよく理解するために、その信号を盗聴した。研究者たちはその結果を『米国科学アカデミー紀要』に発表した。
われわれの耳は、左右の耳に音が到達するタイミングから、その音がどこから聞こえてくるのかを知ることができる。
しかし、聴覚と視覚の位置関係は常に変化している。
「私たちは目を動かすたびに、新しい方向を見るためにカメラを動かしているのです。しかし、頭を動かさない限り、そのタイミングの違いは変わりません」とデューク大学の心理学・神経科学教授である上級著者のJennifer Groh教授は言う。
脳がこの2つのシステムをどのように調整しているのかを解明するため、Groh教授と共同研究者たちは外耳道に小型マイクを設置した。
そして、被験者に視覚的な合図を目で追うように促しながら、鼓膜の微細な音を録音した。
研究グループのこれまでの研究で、このような音が存在することは示されていた。
今回、研究グループは、この音が水平方向と垂直方向の成分からなり、目の動きに正確に対応していることを明らかにした。
研究者たちは、周囲の雑音を平均化した後、この対応関係を利用して、目がどこを見ようとしているかを予測することができた。
この技術は騒がしい環境では使えないが、こうした聴覚信号の背後にあるメカニズムをより深く理解することで、例えば補聴器技術の進歩につながる可能性がある。
脳をスパイする
脳は、ある方向への動きを促す信号を目に送ると、同時にその信号のコピーを「成績表」のように耳に送る、とGroh教授は言う。
このような連携は、自分の足音を認識するなど、身体の動きを把握するために他の文脈でも起こる。
このような処理は脳内で行われるが、Groh教授の研究によれば、視覚に関する情報は、これまで考えられていたよりも早い段階で音の処理に存在している。
「私たちはこのマイクを使って脳をスパイしているのです」とGroh教授は言う。
中耳の筋肉と内耳の有毛細胞は、聴覚経路のより早い段階への信号伝達に関与している可能性が高いと彼女は考えている。
これらの構造は聴覚の異なる部分に影響を与えるため、科学者が信号のメカニズムについてより詳しく知れば、より正確な聴覚テストが開発できるのではないかとGroh教授は考えている。
この研究のもう一つの重要な応用は、補聴器技術である。
補聴器の開発者は、音がどこから聞こえてくるのかを特定する技術を改良するのに苦労してきた。
そのため、特に騒がしい環境にいるユーザーにとってはイライラすることになる。
例えば、現在の補聴器はエアコンの音も人の声と同じくらい増幅してしまう。
視覚的な合図は、この問題に対処するために補聴器を指示するのに役立つだろう。
マサチューセッツ州眼科耳鼻咽喉科の研究者でハーバード大学医学部の准教授であるSunil Puria氏は、次のように説明する。
「もし補聴器に自分が誰を見ているかを伝えることができれば、その人に注意を払うように補聴器のアルゴリズムを変更することができます。」
Puria氏は、この研究が最終的にこの種の技術に応用される可能性は“驚異的”だと言う。
しかし、Groh教授や他の研究者たちは、まずそのメカニズムを解明しなければならない。
ドイツのビーレフェルト大学の神経科学教授であるChristoph Kayserは、この研究結果を“スマート”聴覚機器に応用する前に、信号が聴覚行動に影響を与えるかどうかを解明することも重要だと言う。
Kayser教授は、眼球運動に関連した振動の研究では聴覚への干渉を発見していないが、音の定位など、より複雑な聴力タスクへの影響を否定するものではないと指摘する。
このような用途に使用するためには、より多くの科学的根拠を得る必要があるが、Groh教授はすぐに役立つ教訓があると言う。
「これは、見たものと聞いたものを結びつけることがいかに重要であるかを明らかにするものです。」
リンク先はIEEE Spectrumというサイトの記事になります。（原文：英語）
