「自分の動きが生み出す音を聞いて、間違いを犯したかどうかを確かめます」と、ニューヨーク大学神経科学センターのデイヴィッド・シュナイダー氏は述べています。
「正しい」音と「誤った」音をどう聞き分けるかを理解することは、統合失調症などの神経疾患への理解を深めることにつながります。
この研究では、マウスが予想していなかった音を聞くと、脳の聴覚皮質（聴覚中枢）のニューロンが活発に反応しました。
研究者らは、脳が「正しい」音と「誤った」音をどのように区別するのかを解明しました。
この研究は、話すことや楽器を演奏することのような、複雑な聴覚・運動課題をどのように学習するのかについて、理解を深めるものです。
「私たちは、動きによって生じる音を聞いて、間違いを犯したかどうかを確かめます」と、ニューヨーク大学神経科学センターの助教で、学術誌カレント・バイオロジーに掲載された論文の責任著者でもあるデイヴィッド・シュナイダー氏は述べています。
「これは音楽家や話すときに最もよく分かりますが、実際には脳は常にこうした処理をしています。たとえば、ゴルファーがクラブでボールを打つ音に耳を澄ませるときもそうです」とシュナイダー氏は述べます。「脳はいつも、音が予想に合っているか、それとも外れているかを判断しています。
「私たちの研究では、脳が音の発生するタイミングと、どのような音になるかを正確に予測できることが分かりました。」
研究者らは、日常的な現象をより深く理解することに取り組みました。たとえば、車のドアを何度も閉めた経験から、ドアを閉めるとどんな音がするかは分かっています。しかし、シートベルトを車のドアのすき間に挟んだまま閉めようとすると、いつもとは違う音がします。「ドン」という音ではなく、「ガチャン」という音です。
野球で打者が投球を芯で捉えたときと、かすっただけのときの違いや、音楽家がメロディーに合う音と、流れを乱す音を聞き分けるのも同じです。
しかし、脳が「正しい」音と「誤った」音をどのように認識するのかは、まだ明らかではありません。その仕組みを理解すれば、健康な脳が話したり音楽を演奏したりすることを学ぶ方法や、統合失調症などの神経疾患で何がうまくいかなくなるのかを解明する手がかりが得られる可能性があります。
この疑問に取り組むため、シュナイダー氏らは、車のドアを閉める動作に似た課題を行うマウスの神経活動を調べました。研究者らは、車のドアを閉める動きのように、マウスが前足でレバーを押すよう訓練し、レバーが特定の位置に達するたびに音を鳴らしました。やがてマウスは、レバーを押すとどんな音がするはずかを正確に学習しました。研究者らが音を鳴らさなかったり、誤った音を鳴らしたり、正しい音を誤ったタイミングで鳴らしたりすると、マウスは行動を調整しました。車のドアが予想外の動きをしたときに人間がするのと同じです。
研究者らは、こうした行動中のマウスの脳活動を記録し、特に脳の「聴覚中枢」の一つである聴覚皮質で、ニューロンがどう反応するかを調べました。全体として、マウスがレバーを押して予想どおりの音を聞いたとき、これらのニューロンの活動はごくわずかでした。しかし、研究者らが音の周波数を誤ったものに変えた場合（車のドアの「ガチャン」という音に似ています）、あるいは音のタイミングをわずかにずらした場合でも、ニューロンは活発に反応しました。
「聴覚皮質が伝えているのは、何が聞こえたかではなく、聞こえた音が予測に合っていたか、あるいは予測に反していたかのようです」と、研究の筆頭著者でシュナイダー研究室の博士研究員、ニコラス・オーデット氏は述べています。
さらに研究者らは、音をまったく鳴らさなかった場合（ドアを十分な力で閉めなかったときのように）、音が鳴るはずだった時点で、特定のニューロン群が活動することを観察しました。
「実際に音が鳴っていれば活動していたはずのニューロンと一部が同じだったため、脳は聞こえると思っていた音の記憶を呼び起こしていたかのようでした」とシュナイダー氏は述べています。
日常の行動で自分の動きが生み出す音を予測する役割に加え、シュナイダー氏らが研究しているのと同じ脳回路は、統合失調症などの疾患で機能不全を起こし、実際には存在しない「幻聴」を生じさせると考えられています。研究者らは、健康な脳のこうした回路を理解することで、病気の際に何がうまくいかなくなるのかを解明し始められると期待しています。
