Undo-chokaku-shikakukan ni okeru takankaku togo oyobi jikan joho togo mekanizumu no kaimei (honbun)

学位請求論文. 運動̶聴覚̶視覚間における多感覚統合および 時間情報統合メカニズムの解明. 慶應義塾大学大学院 社会学研究科 心理学専攻 山本 浩輔.

目次 1.. 序論 -------------------------------------------------------------------------------------------1 1.1 多感覚情報処理における時間的再較正 ----------------------------------------------------1 1.2 感覚運動間の時間的再較正 --------------------------------------------------------------------4 1.3 発話のオンライン制御 --------------------------------------------------------------------------7 1.4 遅延聴覚フィードバック (DAF) 効果のメカニズム -------------------------------------9 1.5 発話運動̶知覚の情報統合における再較正 ---------------------------------------------14 1.6 多感覚統合と時間情報統合 ------------------------------------------------------------------18 1.7 本研究の目的 -----------------------------------------------------------------------------21. 2.. 研究1 : 単一音発声における運動感覚と聴覚の時間的再較正 --------------22 2.1 目的 ------------------------------------------------------------------------------------------------22 2.2 研究1-1: 発声運動̶聴覚間の同時性弁別閾 --------------------------------------------23 2.2.1 方法 -------------------------------------------------------------------------------------------23 2.2.1.1 被験者 ------------------------------------------------------------------------------------23 2.2.1.2 刺激および装置 ------------------------------------------------------------------------23 2.2.1.3 手続き ------------------------------------------------------------------------------------25 2.2.1.4 結果の処理法 ---------------------------------------------------------------------------25 2.2.2 結果 -------------------------------------------------------------------------------------------26 2.3 研究1-2: 発声運動̶聴覚間の時間的再較正 --------------------------------------------27 2.3.1 方法 -------------------------------------------------------------------------------------------27 2.3.1.1 被験者 ------------------------------------------------------------------------------------27 2.3.1.2 刺激および装置 ------------------------------------------------------------------------27 2.3.1.3 手続き ------------------------------------------------------------------------------------27 2.3.2 結果 -------------------------------------------------------------------------------------------29 2.4 研究1-3: ランダム呈示時差への順応による時間的再較正 --------------------------33 2.4.1 方法 -------------------------------------------------------------------------------------------33 2.4.1.1 被験者 ------------------------------------------------------------------------------------33 2.4.1.2 刺激および装置 ------------------------------------------------------------------------33 2.4.1.3 手続き ------------------------------------------------------------------------------------33 2.4.2 結果 -------------------------------------------------------------------------------------------34 2.5 考察 ------------------------------------------------------------------------------------------------36 2.5.1 発声運動̶聴覚フィードバック間における時間的再較正 ----------------------38. !i.

2.5.2 弁別閾下時差への順応および順応の早期成立 -------------------------------------38 2.5.3 複数の時差のランダム呈示事態における時間的再較正 -------------------------40 2.5.4 時間的再較正の生起頑健性 -------------------------------------------------------------41. 3.. 研究2 : 継続的発話における運動感覚と聴覚の時間的再較正 --------------43 3.1 目的 ------------------------------------------------------------------------------------------------43 3.2 研究2-1: 小さな時差への順応による運動・知覚の時間情報調整 -----------------44 3.2.1 方法 -------------------------------------------------------------------------------------------44 3.2.1.1 被験者 ------------------------------------------------------------------------------------44 3.2.1.2 刺激および装置 ------------------------------------------------------------------------44 3.2.1.3 手続き ------------------------------------------------------------------------------------45 3.2.2 結果 -------------------------------------------------------------------------------------------47 3.3 研究2-2: 大きな時差への順応による運動・知覚の時間情報調整 -----------------52 3.3.1 方法 -------------------------------------------------------------------------------------------52 3.3.1.1 被験者 ------------------------------------------------------------------------------------52 3.3.1.2 刺激および装置 ------------------------------------------------------------------------52 3.3.1.3 手続き ------------------------------------------------------------------------------------52 3.3.2 結果 -------------------------------------------------------------------------------------------52 3.4 研究2-3: 発話速度および発話エラーに見る運動の時間情報調整 -----------------56 3.4.1 方法------------------------------------------------------------------------------------------56 3.4.1.1 被験者---------------------------------------------------------------------------------- 56 3.4.1.2 刺激および装置---------------------------------------------------------------------- 56 3.4.1.3 手続き---------------------------------------------------------------------------------- 56 3.4.2 結果------------------------------------------------------------------------------------------57 3.5 考察 ------------------------------------------------------------------------------------------------61 3.5.1 発話運動̶聴覚間の時間情報統合における音韻依存性／非依存性 --------61 3.5.2 運動および知覚の調整機序における200 ms時差のピーク性 ----------------63 3.5.3 統合的発話表象‒時間情報処理におけるCross-modal/Multi-modal ------65 3.5.4 時間的再較正における運動情報 -----------------------------------------------------68 3.5.5 DAF順応による発話運動の長期的可塑性 -----------------------------------------73. 4.. 研究3 : 刺激情報への注意による発声運動̶聴覚間時間情報調整の変 容効果 --------------------------------------------------------------------------------------74 4.1 目的 ------------------------------------------------------------------------------------------------74. !ii.

4.2 研究3-1: 発声運動̶聴覚間の同時性および刺激特徴への注意による影響 -----76 4.2.1 方法 -------------------------------------------------------------------------------------------76 4.2.1.1 被験者 ------------------------------------------------------------------------------------76 4.2.1.2 刺激および装置 ------------------------------------------------------------------------76 4.2.1.3 手続き ------------------------------------------------------------------------------------77 4.2.2 結果 -------------------------------------------------------------------------------------------81 4.3 研究3-2: 発声運動̶聴覚間の時間順序への注意による影響 -----------------------85 4.3.1 方法 -------------------------------------------------------------------------------------------85 4.3.1.1 被験者 ------------------------------------------------------------------------------------85 4.3.1.2 刺激および装置 ------------------------------------------------------------------------86 4.3.1.3 手続き ------------------------------------------------------------------------------------86 4.3.2 結果 -------------------------------------------------------------------------------------------91 4.4 考察 ------------------------------------------------------------------------------------------------96 4.4.1 同時性への選択的注意による反順応的再較正: ベイズ較正仮説 --------------96 4.4.2 時間順序判断と同時性判断の相違性 -----------------------------------------------100 4.4.3 時間情報統合と感覚情報統合 --------------------------------------------------------103. 5.. 研究4 : 視聴覚における同時性と多感覚統合 ----------------------------------105 5.1 目的 ----------------------------------------------------------------------------------------------105 5.2 研究4-1: 視聴覚間時差への順応による時間的判断および多感覚統合の変容 過程 ----------------------------------------------------------------------------------107 5.2.1 方法 ------------------------------------------------------------------------------------------107 5.2.1.1 被験者 ----------------------------------------------------------------------------------107 5.2.1.2 刺激および装置 ----------------------------------------------------------------------108 5.2.1.3 手続き ----------------------------------------------------------------------------------108 5.2.2 結果 ------------------------------------------------------------------------------------------113 5.3 研究4-2: 多感覚統合的知覚事態における時差順応による時間的判断および 多感覚統合の変容過程 ----------------------------------------------------------117 5.3.1 方法 ------------------------------------------------------------------------------------------117 5.3.1.1 被験者 ----------------------------------------------------------------------------------117 5.3.1.2 刺激および装置 ----------------------------------------------------------------------118 5.3.1.3 手続き ----------------------------------------------------------------------------------119 5.3.2 結果 ------------------------------------------------------------------------------------------120 5.4 考察 ----------------------------------------------------------------------------------------------125 5.4.1 時間順序判断の時間的再較正 --------------------------------------------------------125. !iii.

5.4.2 同時性判断の時間的再較正 -----------------------------------------------------------126 5.4.3 感覚情報統合の時間的再較正 --------------------------------------------------------127. 6.. 結論 ---------------------------------------------------------------------------------------130 6.1 時間情報調整のモダリティ間共通性 ---------------------------------------------------131 6.2 なぜ情報が統合されるか ‒ 多感覚情報間の因果性 ---------------------------------135 6.3 時間的再較正の情報処理過程 ------------------------------------------------------------139 6.4 感覚情報統合の階層的処理モデル --------------------------------------------------141. 引用文献-----------------------------------------------------------------------------------------146 投稿論文・学会発表 -------------------------------------------------------------------------160 謝辞----------------------------------------------------------------------------------------------- 165. !iv.

第1章 序論 1.1 多感覚情報処理における時間的再較正 遠くで光る雷とそれに伴う雷鳴を知覚するときに顕著であるように，光と音の 物理的な伝達速度は等しくない。したがって，観察者から近い対象を刺激源と する視聴覚刺激であっても，それらの伝達速度が異なるために視聴覚刺激がそ れぞれの感覚受容器に同時に到達することはありえない。また，視覚情報と聴 覚情報では受容器で入力を受けてから感覚中枢に到達するまでの神経伝達速度 が異なるため，各感覚モダリティの信号情報が一次感覚野に到達し知覚が生起 するタイミングにも時差が存在するといえる (Spence & Squire, 2003)。このよう に同一の刺激源から同時に生じた視聴覚情報を同時と知覚するときであっても 実際の物理伝達および神経伝達速度は異なることから，多感覚刺激の呈示タイ ミングを同時であると知覚するためには伝達速度の差異を補正して知覚するメ カニズムが必要であることが示唆される。Sugita & Suzuki (2003) は，LEDを用 いた視覚刺激の強度およびヘッドフォンに呈示される聴覚刺激と視覚刺激との 時差関係を対応づけて操作することにより，視聴覚の主観的な同時性が視覚刺 激の強度によって変化することを明らかにした。すなわち，観察者にとって視 覚刺激の強度は視覚対象までの距離に対応するため，LEDの強度が高く観察者 にとって近い対象であると判断されるときには視聴覚刺激間時差が小さい場合 のみ同時であると判断されるが，LEDの強度が低くなるにつれてより大きな視. !1.

聴覚間時差に対して同時と判断するようになる。したがって，視聴覚刺激の呈 示タイミングに対する主観的判断時には，空間情報と密接に関連した予測的か つ自動的な時間情報調整メカニズムが働いているということが分かる。 視聴覚統合事態においてそのような自動的調整機序が働いている一方で，視 聴覚間の時差を一定時間知覚することでその後の両者間の時間的判断が変化す るという現象も明らかになっている。時間的再較正と呼ばれるこの現象は，一 定の時差をもった視聴覚刺激ペアを継続的に知覚し，その時差に順応すること で，順応後の視聴覚間の主観的同時性 (Fujisaki, Shimojo, Kashino, & Nishida, 2004; Vroomen, Keetels, de Gelder, & Bertelson, 2004) の知覚が順応前と比較して 変化するというものである。具体的には，前述の時差の継続呈示による時差順 応手続きの前後において，二刺激間の同時性判断 (二刺激が同時に呈示された か，連続して呈示されたかの判断) もしくは時間順序判断 (二刺激のどちらが先 に呈示されたかの判断) を行うことで主観的同時点 (Point of Subjective Simultaneity: PSS) や時差弁別の丁度可知差異 (Just Noticeable Difference: JND) を 算出し，前後テスト間で比較するといった手法が用いられる。事前テストを行 う代わりに，順応手続き中に時差を持たない刺激ペアのみ呈示する条件を設定 し，順応中の呈示時差を実験条件として事後テストのPSSやJNDを比較すると いった手続きも用いられる。PSSは事前および事後テストにおける呈示時差を 独立変数として操作し，それぞれの時差について同時性判断または時間順序判 断の反応をプロットし心理測定関数への当てはめを行うことで算出される。同 時性判断の場合は二刺激が「同時に呈示された」判断率をプロットし，心理測 !2.

定関数上で判断率が最大となる呈示時差をPSSとする。時間順序判断の場合は 一方の感覚刺激呈示に対して他方の感覚刺激が「遅れて呈示された」判断をプ ロットし，関数上で判断率が50 %となる呈示時差をPSSとする。JNDについて は，同時性判断の場合は当てはめを行ったガウス型の心理測定関数における標 準偏差として表すことができ，時間順序判断の場合はシグモイド型関数におけ る標準偏差として表される (Vroomen & Keetels, 2010)。JNDは両時間的判断にお ける同時性知覚の時間窓 (Hirsh & Sherrick, 1961) を表したものであるが，時間 窓とはその被験者が多感覚刺激を同時であると判断する時差の範囲を示してい る。すなわち視聴覚刺激の同時性に関して呈示順序の前後20 msの時差範囲が同 時であると判断されるときには， JNDおよび同時性知覚の時間窓が20 msであ るとして表現される。 時間的再較正に関する先行研究に一貫して，時差順応手続きを用いることで 事後テストにおけるPSSは事前テストにおけるPSSに比べ大きな時差値をもって 算出される。このことは，同時性判断においては順応前には同時でないと判断 されていた時差が順応によって同時と知覚されるようになり，時間順序判断に おいては時差の小さな視聴覚刺激ペアの呈示時に先行刺激に先立って後続刺激 が呈示されたように知覚されることを示す (Vroomen & Keetels, 2010)。したがっ て視聴覚間時間情報の統合過程においては，同一対象から生起していると判断 されうる視聴覚刺激の時差を検出し，その時差が最小となるように知覚の時間 情報処理を変容させる機序が働いていることが分かる。このような時間的再較 正現象は視聴覚のみならず触覚—視覚 (Hanson, Heron, & Whitaker, 2008; Keetels !3.

& Vroomen, 2008)，またはキー押しやタッピング等の単純運動と視覚フィード バック (Arnold, Nancarrow, & Yarrow, 2012; Heron, Hanson, & Whitaker, 2009; Keetels & Vroomen, 2012; Stetson, Cui, Montague, & Eagleman, 2006; Sugano, Keetels, & Vroomen, 2010, 2012, 2014; Timm, Schönwiesner, SanMiguel, & Schröger, 2014) との間においても生起することが確かめられており，多様な感覚モダリ ティに共通したメカニズムが機能していることが推察される。. 1.2 感覚運動間の時間的再較正 視聴覚において順応過程に因らない主観的同時性の予測的かつ自動的調整メカ ニズム (Sugita & Suzuki, 2003) が介在していることに類似して，運動—感覚 フィードバック間においては意図的結びつけ (Intentional Binding) と呼ばれる運 動—フィードバック間時差知覚の矮小化現象が生起することが知られている (Haggard, Clark, & Kalogeras, 2002)。意図的結びつけは運動フィードバック間時 差 に つ いての 予 測 情 報 が 大 き く 関 与 して い る と 考 えら れて お り ( C r a v o , Claessens, & Baldo, 2011)，視聴覚と同様に感覚モダリティ間の時間情報に基づ いた予測的かつ自動的な調整メカニズムの存在が示唆されている。 運動—感覚フィードバック間時差の継続呈示もまた視聴覚と同様に時差への順 応を生起させ，継続呈示された時差方向へ時間的判断の基準を推移させる (Arnold et al., 2012; Heron et al., 2009; Keetels & Vroomen, 2012; Stetson et al., 2006; Sugano et al., 2010, 2012, 2014; Timm et al., 2014)。しかしながら，視聴覚や触覚. !4.

等の感覚情報処理過程と運動情報処理過程には大きな違いがあることに留意し なくてはならない。それは，前者は基本的には感覚受容器に刺激入力を受け情 報が伝達される求心性の情報処理過程であるのに対し，後者は骨格や筋を媒介 とした行動の表出を目標とする遠心性の過程であることにある。加えて，随意 的運動とそれに付随する感覚フィードバック刺激の関係は因果性を有しており， 通常両者間の時間順序は一定方向であり，したがってある運動に対応した感覚 フィードバック刺激が運動よりも先に処理されることはまずありえない。それ にもかかわらず，運動—感覚フィードバック入力間の時差順応は運動よりも先 にフィードバック刺激が生起したかのような錯覚を引き起こし (Stetson et al., 2006; Timm et al., 2014)，また両者の順応時差方向に関わらず主観的同時性の推 移をもたらすのである (Rohde & Ernst, 2012)。このことはすなわち，視聴覚や運 動等の感覚モダリティに共通して認められる時間的再較正現象が各モダリティ 間に特化した時間情報統合過程によって生起しているのではなく，各モダリティ を包括した時間情報処理メカニズムが介在することによって生起することを示 唆している。運動—視覚間時間的再較正においては体性感覚フィードバック情 報が大きな役割を果たしているという報告もなされているが (Arnold et al., 2012)，体性感覚に含まれる触覚においては時間的再較正が生起しづらいことも 明らかになっている (Miyazaki, Yamamoto, Uchida, & Kitazawa, 2006)。したがっ て，時間的再較正は各感覚モダリティにおける時間情報処理の特性に因りなが らも，各モダリティを包括した時間情報調整メカニズムによって生起する現象 であると考えられる (Hanson et al., 2008)。 !5.

感覚運動間の時間情報調整が視聴覚等におけるそれと比べ特徴的であるのは， その効果が運動生成過程においても観測されうることであろう。Cunningham, Billock, & Tsou (2001) はコンピューターゲームのディスプレイ表示を遅延させた 状態で操作させる方法により，被験者が遅延下での操作を経験するにしたがっ て遅延に合わせた操作を行うようになり，遅延が取り除かれた時には正常な操 作が不可能になることを報告している。Sugano et al. (2012) は運動開始の時間的 変化という側面に着目し，一定のペースで繰り返されるタッピング運動に対し ての視覚刺激を遅延フィードバック呈示によって運動—視覚間時差への順応を 生起させることで，順応前に比べてタッピングが早い時点で開始するようにな ることを明らかにしている。すなわちこれらの研究では，被験者は自らの運動 によって生起するフィードバック刺激の遅延を予期し，運動生成の時間的処理 を変化させていることが推察される。さらには，発話に対して話声を遅延フィー ドバック呈示することで発話の流暢性が阻害されるDelayed Auditory Feedback (DAF) 効果は (Black, 1951; Lee, 1950)，流暢な発話の維持がまさしく運動—聴覚 フィードバック間の時間情報処理に因るものであることを示している。これら の報告は，感覚運動間の時間情報処理が単に我々の知覚上で両感覚過程の情報 を時間的に結びつける役割を果たしているだけではなく，日々の行動表出にお いて極めて重要な役割を持っていることを示唆している。. !6.

1.3 発話のオンライン制御 我々は日常の中で会話をし，歌を歌い，さらには思考するときにおいても声を 巧みに使いこなしている。我々が声を出すにあたっては，それに意識を向ける か否かにかかわらず，発すべき声を計画し，それを口部や腹部などの運動によっ て発し，また実際に発された声を聞き取るという一連のパターンによって遂行 している (Postma，2000)。そのような発声機能について健常な場合であれ ば， 我々は自らの発声について違和感や難しさを感じることは稀である。すな わち日常生活において，発声に際して我々が自らの声を聞き取るとき，その声 が自分の声でないように感じたり発声に遅れて聞こえたりするということはほ とんどないといって差し支えないだろう。しかしながら，一連の発声過程にお ける声の知覚は，常に発声運動の後に付随するものであり，それらが同時に生 じることはない (Borden, 1974; Howell & Harvey, 1983)。言い換えれば，我々 の発声運動と声の知覚には常に時差が存在するにもかかわらず，我々は普段そ れらを同時に知覚し，また不自由なく発話を遂行しているのである。 その一方で，発声された声を遅延させてフィードバックする DAF 手続きや 声の周波数を変化させてフィードバックする (Frequency Shifted Feedback: FSF) 手続きを用いることにより，自らの声が遅れて聞こえたり自分の声でない ように聞こえたりすると我々の発話は簡単に阻害され，発話のエラーが増加し 流暢性が失われることが確かめられている (Black, 1951; Borden, 1979; Fairbanks, 1955; Howell & Sackin, 2002; Lee, 1950)。これらの知見は発話 機能の成立における聴覚フィードバックが「正しく」知覚されることの重要性 を示しており，また普段我々が発話するにあたっては常に存在するフィードバッ. !7.

クの遅延を予測し，時差のある運動と聴覚との間の関係性を「正しい」ものと して制御するメカニズムが存在することを示唆している。Postma (2000) はこ のような発話のオンライン制御メカニズムにおける感覚フィードバック情報の 役割について以下のように説明している。発声を含むあらゆる運動に付随する 感覚フィードバックとしては，求心性フィードバックおよび遠心性フィードバッ クと呼ばれる二種類の情報フィードバックが考えられている。求心性フィード バックとは運動に起因して生じた視覚，聴覚または触覚などの情報であり，発 話においては自らの声のフィードバックや動作に伴う口部や腹部などの体性感 覚に該当する。求心性フィードバックが満足に与えられない事態 (例えば，ヘッ ドフォンから大音量で流れる音楽によって自らの声が聞き取れない場合) にお いては，我々は流暢な発話を継続することが困難になる。一方の遠心性フィー ドバックは，求心性フィードバックの予測情報として定義され，運動を開始す るにあたって生成すべき運動を企図したときに，運動機能を司る神経系の中で 運動の企図を担う部位 (例えば，小脳や大脳基底核と連動した前運動野) から筋 肉を動かす運動指令と共に末梢神経系へと伝達される (Kawato, 1999)。遠心 性コピーとも呼ばれるこの予測情報は，実際に入力される感覚フィードバック 情報と照合され適切な運動生成が行われるように調整がなされることで，外界 情 報 に 適 応 的 な 運 動 が 学 習 お よ び 制 御 さ れて い る と 考 えら れて い る (Bridgeman, 1995)。 発話機能は，運動生成と聴覚および体性感覚のフィードバック入力により構 成されているという点において紛れもなく運動機能の一種であり，遠心性フィー ドバックとして自らの話声および体性感覚情報を予測し，実際に聴覚系や体性. !8.

感覚の神経系に入力された求心性フィードバック情報との照合および調整を発 話遂行中にオンラインで実行することによって，流暢な発話機能が成立してい ると考えることができる (Behroozm&, Liu, & Larson, 2011; Houde & Nagarajan, 2011; Postma, 2000)。したがって DAF や FSF による流暢な発話 の阻害効果は，このような発話運動制御の内部モデルの働きの中で入力された 求心性フィードバック情報が予測したものと大きく乖離していることによって， 発声運動の出力経路においてそのような大きな誤差を補償しようとする働きが 生じ，結果として満足な発話生成が行われない現象であると考えることができ る (Howell, 2004; Max, Guenther, Gracco, Ghosh, & Wallace, 2004)。すな わち，DAF や FSF による発話阻害効果は，運動制御の内部モデルにおける運 動と感覚フィードバックの時間情報統合において，統合の不全およびそれを調 整し解消しようとする働きによって生起する現象であると言い換えることがで ̶ 感覚フィードバック きる (Max et al., 2004)。このことから，発話機能は運動 間の時間情報統合をもとに，環境の変化に柔軟に適応する機序によって成立し 働いているということが示唆される。. 1.4 遅延聴覚フィードバック (DAF) 効果のメカニズム DAF手続きによる発話阻害効果については，Lee (1950) やBlack (1951) の報告を 発端としてこれまでに多くの研究がなされており，その背景となる発話の制御 機序に関しては1950年代から様々な理論を用いた説明がなされてきた。Lee (1950) やBlack (1951) によるDAF効果のメカニズムについての最初の説明は，聴 覚のフィードバック入力に原因を求める「フィードバック理論」であった。す. !9.

なわち，発話運動を生成する感覚中枢にはあらかじめ運動についての時系列的 な計画が用意されており，通常の状況下では聴覚フィードバック入力のタイミ ングは計画上の入力タイミングと大きく違わないために正常な発話機能が実現 される。しかしDAFによってフィードバック入力に遅延が生じると，あらかじ め計画された入力時に実際の入力が間に合わないために次の発話生成に支障を きたすというものであった。この理論においては，将来生成すべき運動の計画 には一定の区分が設けられているとされ，それは言語における音節に相当する ものであると想定されていた。すなわち，DAFによって発話が阻害される被験 者は発話すべき文章の音節ごとに区切られた発話運動の計画を持っており，最 初の音節の発音によって生じた話声の入力が遅延操作によって次の音節の生成 時点に間に合わないために，以降の音節の発音が正常に機能しないと推察され た (Black, 1951)。Black (1951) は実験によってDAF効果をもっとも誘発する遅延 時間は約200 msであると報告しており，これは英語において1音節の長さに相当 することから，系列的な発話機能は音節という言語的情報に依存した運動計画 によって遂行されていると説明した。 しかしながら，言語的要因に大きく依存するこの理論は，後に多くの反証を 受けている。たとえばBorden (1979) は，フィードバック理論によれば1音節の 発音の遂行における一連の処理 —企図，生成，知覚— が200 ms以内で完了され ていることになるが，聴覚入力を受けて神経系の伝達が生じ聴覚皮質で処理さ れるまでは100—200 msを要すると推定されていることから，一音節の発音遂行 にとってフィードバック処理に要する時間として200 msの単位は長すぎると主. !10.

張した。またHowell & Archer (2004) は聴覚フィードバック音声の時間的特性を 保ったままノイズ変換することで，音声の言語的および音韻的情報を排除した 上でDAF手続きを行ったところ，音韻情報が保たれたままのDAF手続きと同様 の発話阻害効果が生起したことを報告している。これらの知見から，DAFによ る発話阻害効果の情報処理には言語などの高次認知的過程は関与しておらず， 聴覚情報処理という比較的低次な過程によって生起する現象であると考えるこ とができる。 また継続的発話の遂行にとって音節単位での運動—フィードバック処理は不 適当だとしたBorden (1979) の主張をもとに，Max et al. (2004) はフィードフォ ワードモデルによる発話運動制御理論を主張している。フィードフォワードモ デルは発話を含む運動制御の脳内モデルとして提唱されているもので，入力さ れたフィードバック情報に基づいて次の運動系列を生成するという一連の情報 処理パターンでは連続的な運動制御には時間を要することが想定されるために， 運動指令および感覚フィードバックの予測情報である遠心性コピーは一連の行 動系列の開始時点においてのみ出力され，運動の途中でフィードバック入力の 検出を行わないことが想定されている (Kawato, 1999)。すなわち，系列的な運 動の学習段階においてのみフィードバックされる感覚情報の検出を積極的に行 い，学習の完了した運動遂行時には逐次的なフィードバック検出を行わないこ とで，スムーズな運動制御が実現されているという理論である。しかしながら， DAFによる一連の発話行動系列の阻害は紛れもなくフィードバック入力の遅延 によって生じるものであるため，発話運動時にフィードバック入力を参照して. !11.

いないとは考えづらい。そこでMax et al. (2004) は，Kawato, Furukawa, & Suzuki (1987) によるフィードフォワード制御にフィードバック制御の情報処理系列を 組み込んだフィードバック誤差学習モデルを応用して，原則的にフィードフォ ワード制御でありながら遠心性コピーと感覚フィードバック入力との参照を行 う発話のオンライン制御モデルを提唱している。またDAFによる発話阻害効果 について，このような運動制御の内部モデルにおいて遠心性コピーとフィード バック情報の照合時に大きな誤差が生じ，適切な発話運動の生成が阻害される ことを示唆している。 健常な発話能力を有する被験者が DAF 手続きによって発話の速度が低下し， また構音エラーの生起頻度が増加することについては前述の通りであるが，と りわけ驚くべき事実は吃音障害のある被験者の発話がDAF環境下において流暢 性を向上させ，吃音が改善するという現象であろう。すなわち，吃音に由来す る高頻度の構音エラー生起や発声の間延びといった特性がDAF手続きによって 解消され，健常な発話生成が可能になるという現象である (Cherry & Sayers, 1956; Neelley, 1961)。運動—聴覚フィードバック間の時差に由来する両者の統合 機能不全が健常者の発話に「擬似的な吃音」 (Lee, 1950) をもたらすのであれ ば，吃音の背景にあるメカニズムとして両者間の時間情報統合の不全を考える ことができよう。さらに吃音が両者間の時間操作によって改善するという事実 は，吃音が言語や情動などの高次認知機能に由来するものではなく，運動—聴 覚といった感覚過程間の時間情報統合機能に由来する現象であるという可能性. !12.

を支持する知見であるといえる。吃音の神経生理的基盤については，吃音障害 のある被験者の神経伝達処理において聴覚入力を受け取ってから大脳の一次聴 覚野に伝達するまでの潜在時間が長いことが明らかにされている (Beal, Cheyne, Gracco, Quraan, Taylor, & De Nil, 2010; Kikuchi, Ogata, Umesaki, Yoshiura, Kenjo, Hirano, Okamoto, Komune, & Tobimatsu, 2011)。このことから，健常者における DAF効果と同様に，吃音は聴覚情報処理の遅延によって運動制御における遠心 性コピーと聴覚入力の照合が正しく行われていないことによる障害であること が示唆される。 発話機能が運動制御におけるフィードバック誤差学習によって成立している とするならば，背景に運動—聴覚間情報統合の不全が想定される吃音の症状は 長期的可塑性を持って改善されないものであろうか。DAFによる吃音改善効果 の報告をもとに，SpeechEasyTM (SpeechEasy, USA) などの民生用DAF装置が市販 されているが，それらのデバイスの装着によって一定の吃音改善効果が見られ るものの (Howell, 2004)，装着を中止した後にも影響が持続する残存効果の生起 については確認されていない。しかしながら，健常者を対象としたDAF効果の 研究では，DAF手続きを一定時間継続して実施することによってDAF環境への 順応が生じ，発話エラーの生起が減少するといった報告もなされている。Katz & Lackner (1977) は200 msのDAF環境下における文章の音読課題を計1時間程度 実施し，DAF前，DAF中，DAF後における発話エラーの生起回数について分析 しており，DAF中において一定時間経過後には実施当初に比べ4種類の発話エ. !13.

ラー (反復，付加，欠落，代替) の生起が減少したことを明らかにしている。こ の研究は健常者を対象としたものであったため吃音の長期的可塑性について知 見を提供しうるものではないが，DAF手続きによる発話生成への効果が実施時 のリアルタイムなものに限定されず，遅延フィードバック環境への順応による 残存効果という形で生起する可能性を明らかにした知見であるといえよう。発 話制御が運動—聴覚フィードバックの誤差学習によって成立していると仮定す れば (Max, et al., 2004)，環境への順応によって運動—聴覚の情報間に新たな連 合が形成され，発話生成の出力に可塑性が見られることは十分に説明のつく現 象であるということができる。. 1.5 発話運動̶知覚の情報統合における再較正 発話を含む運動制御には運動情報と感覚フィードバック情報が必要であり，す なわち発話機能の成立には構音に伴う口部や腹部の運動および体性感覚の情報 のみならず，それらと聴覚情報との統合過程が必要不可欠であるということが できる。これまでの神経科学的研究によって，それらの情報は中枢神経系にお いて結び付けられ，またその統合過程がモニタリングされていることが示唆さ れている。例えば，DAF環境下での発話時には通常環境下に比べ後部上側頭葉 や下頭頂葉，側頭頭頂接合部といった部位において神経活動の増加が起こるこ とが確認されている (Hashimoto & Sakai, 2003; Takaso, Eisner, Wise, & Scott, 2010; Tourville, Reilly, & Guenther, 2008; Wible, Preus, & Hashimoto, 2009)。これらの脳 部位は運動感覚と聴覚の生成情報の比較，構音エラーの検出や時差の検出など. !14.

をもとに運動感覚と聴覚の情報統合を果たしているとされる領域であるととも に，運動情報を含まない視聴覚情報統合にも関与する領域であるとされている (例えば，Hashimoto & Sakai, 2003)。これらの知見から，発話における運動と聴 覚の情報統合は視聴覚統合などと共通の基盤を持つ多感覚情報統合過程である ということができる。運動には常に内受容感覚等の体性感覚情報が伴うことか ら，運動感覚情報は体性感覚情報をも含んだ情報であるということができ，運 動の遂行には「運動している」という感覚や「運動の完了」といった，受動的 触覚 (tactile) とは区別される能動触 (haptic) 感覚が大きく関わっていると考えら れている (Haggard & Whitford, 2004; Williams, Shenasa, & Chapman, 1998; Winter, Harrar, Gozdzik, & Harris, 2008)。したがって，視聴覚などについて検討されてい る多感覚情報処理の原理が，運動感覚を含む多感覚処理事態においても作用す る可能性が示唆される。DAFによる発話阻害効果は運動感覚—聴覚フィード バック間の時差に誘発される現象であるが，そのように複数の感覚間の時差を 検出し補正する働きは運動制御のみならず，視聴覚や感覚運動間の知覚的時間 情報処理における時差順応による残存効果，すなわち時間的再較正という枠組 みで多くの検討がなされている。 Katz & Lackner (1977) による報告は発話機能において運動—知覚間の時間情 報の結びつきがオンライン調整のみならず順応による残存効果としても認めら れるという知見であったが，近年の発話研究では時間情報以外の情報特性につ いても発話環境への順応による可塑性を報告しているものが見受けられる。話 声の音韻情報を決定する要因としては基本周波数 (F0 – 例えば，Jones &. !15.

Munhall, 2000) およびフォルマント周波数 (例えば，Houde & Jordan, 1998) が挙 げられるが，Shiller, Sato, Gracco, & Baum (2009) は被験者の話声について母音の 音韻特性を決定するフォルマント周波数を操作しフィードバック呈示する手続 きを用いることにより，音韻情報変化に対する順応によって発話知覚の再較正 が生起することを明らかにした。彼らの実験において，被験者は “sue”，“see” などの /s/ 音韻の単語を継続的に発声しながら，フォルマント周波数を下げる実 験操作によって “shoe”，“she” などの /∫/ 音韻に変性された自らの話声フィード バックを聴取し続けた。自らの声のフォルマントが変性されたことで，/∫/ 音韻 への変化に拮抗するようにして被験者はより /s/ の発音らしく聞こえるように フォルマント周波数をさらに上げて発音を行うようになった。このような音韻 生成のリアルタイム変化は既にHoude & Jordan (1998) らによって報告されたも のであるが，Shiller et al. (2009) は発話生成だけではなく順応手続き後に行われ た音韻知覚実験において被験者の /s/—/∫/ スペクトラムにおける音韻知覚がより /∫/ に近づいたことが明らかになった。すなわち，/s/ 音韻を発音しようとしてい る被験者が予測と異なる /∫/ 音韻に変性された話声のフィードバック呈示を受け ることで，意図した発音と実際のフィードバック入力に誤差が生じ，被験者は 誤差を補正するために発音生成をより /s/ らしく聞こえる音韻へと変化させた。 さらに /s/—/∫/ スペクトラムの中でより /s/ らしい音韻を /s/ として知覚するよう になったために，音韻スペクトラムにおける /∫/ 知覚の割合が増加したことが示 唆される。これらの結果は発話機能における運動と知覚間の情報が相互に結び !16.

つき調整を受けていることを示す知見であり，またそのような調整の残存効果 という形で各感覚モダリティに特有の情報処理において再較正が生じる可能性 を示唆するものである。また，従来の発話研究においては運動過程の情報処理 が知覚過程の情報処理に影響を与え，次にその反対の経路で相互に影響しあう という循環論的制御モデルが提唱されていたが (Howell & Harvey, 1983)，Shiller et al. (2009) はこの結果をもとに発話運動と発話生成に同時に影響を与える統合 的な発話情報処理過程の存在を示唆している。すなわちShiller et al. (2009) によ れば，発話制御は感覚入力によって検出した環境の変化が知覚情報処理を変化 させ，その結果が運動情報処理に反映され，またその結果が知覚情報に反映さ れるといった系列動作的メカニズムではなく，感覚入力情報にもとづいて運動 と知覚の情報処理様相を一意に決め両過程に反映させるような統合的メカニズ ムによって成立しているとされる。この理論は運動指令とともに予期しうる感 覚フィードバックのコピーが出力され，逐次的な運動—感覚間の情報調整は行 われないとするフィードバック誤差学習に基づいた運動制御モデル (Kawato et al., 1987) の概念に一致するものということができ，発話運動がまさに運動—聴 覚間の情報統合および運動制御モデルによって成立しうる可能性を示唆するも のである。 Shiller et al. (2009) が示唆した発話生成と発話知覚の統合的処理過程が発話に 関わる他の感覚情報処理過程を包括したメカニズムであるとすれば，発話—聴 覚フィードバック間の時間情報もまた，発話生成過程と発話知覚過程の双方に 影響を与える再較正メカニズムによって処理されていると考えることができる。 !17.

すなわち，運動—感覚フィードバック間の時間情報の操作によって両感覚間の 知覚的同時性と運動生成過程における時間的指標が共に変容し，さらにはその 事態を継続的に経験することによって順応が生起し，発話—聴覚フィードバッ ク間の知覚的同時性と発話生成における時間情報処理過程において共に再較正 現象が生起する可能性が考えられる。これまで運動—感覚フィードバック間の 時間的再較正については知覚的同時性の推移に関して検討したもの (Arnold et al., 2012; Rohde & Ernst, 2012; Stetson et al., 2006; Sugano et al., 2010) および運動 生成過程について検討したもの (Cunningham et al., 2001; Sugano et al., 2012) の双 方が報告されているが，両過程を同時に検討した例はなく，したがって感覚運 動過程における時間情報処理について知覚的同時性と運動生成の両過程の直接 的な関係は未だ明らかになっていない。. 1.6 多感覚統合と時間情報統合 多感覚情報処理と時間的再較正に関する重要な仮定の一つは，感覚モダリティ 間の主観的同時性が，多感覚統合の情報処理を促進するものであるということ であろう (Vroomen & Keetels, 2010)。多感覚統合とは，複数感覚モダリティにお いて時空間的な配置情報やその一致性，刺激対象への注意情報に関して互いに 干渉し合うことによる情報処理の促進や (Talsma, Senkowski, Soto-Faraco, & Woldoff, 2010)，聴覚刺激の音韻情報や視覚刺激の運動情報といった単一感覚モ ダリティにおける感覚情報が一方の感覚情報処理によって干渉を受け変容する 感覚間相互作用などといった，複数感覚モダリティの情報同士が互いに干渉し. !18.

あい処理される過程のことを言う (Alais, Newell, & Mamassian, 2010)。その中で も特に後者の感覚間相互作用については，話者の視覚的情報が話声の音韻知覚 を変容させるMcGurk-MacDonald効果や (McGurk & MacDonald, 1976)，聴覚刺激 の呈示によって視覚刺激の運動の見えが変化する交差／反発錯覚 (Sekuler, Sekuler, & Lau, 1997) などがその代表例として挙げられるが，これらの現象はい ずれも両刺激の呈示タイミングが時間的に一致するときにその効果が最大とな ることが分かっている (Soto-Faraco & Alsius, 2009; van Wassenhove, Grant, & Poeppel, 2007)。すなわち，ある複数の感覚モダリティの情報同士が互いに統合 処理される際には時間的な近接が重要な役割を果たしていることが示唆される。 したがって，時間的再較正による感覚間の主観的同時性の推移は，両感覚情報 の処理タイミングが乖離しているときにそれらの間の知覚的な時間的近接性を 保とうとすることで，多感覚統合処理過程に貢献しているものであると推察さ れる (Vroomen & Keetels, 2010)。 しかしながら近年の研究では，多感覚統合と時間的再較正に関するこの前提 に懐疑的な報告もなされている。Soto-Faraco & Alsius (2009) は，McGurkMacDonald効果が同時に呈示される視聴覚刺激によって強く引き起こされるこ とを示す一方で，主観的に同時でないと判断された視聴覚刺激によっても同効 果が生起することを示している。視聴覚統合に関する神経科学的研究では，主 観的同時性に関与する神経基盤と視聴覚統合に関与する神経基盤が乖離してい ることが明らかにされており (Freeman, Ipser, Palmbaha, Paunoiu, Brown, Lambert,. !19.

Leff, & Driver, 2013; Stevenson, Altieri, Kim, Pisoni, & James, 2010)，刺激間の時間 的判断課題を用いて測定される主観的同時性と多感覚統合にとっての時間的近 接性の関係について，より詳細な検討が必要であることが示唆される。 主観的同時性と多感覚統合の時間情報処理について更なる検討が必要である のと同様に，主観的同時性それ自体についてもまた詳細な検討が必要である。 感覚モダリティ間の主観的同時性は主に時間順序判断と同時性判断という２つ の手法を用いて測定される (Vroomen & Keetels, 2010)。前者においては二刺激の 呈示時間順序について，後者においては両刺激が同時に呈示されたか連続して 呈示されたかについての判断を行い，両課題において算出された時間順序判断 率50％点または同時性判断率最大点の時間情報は等しく主観的同時点と呼ばれ る。しかしながら，両課題において算出される主観的同時点は一致しない場合 が多く (Linares & Holcombe, 2014; van Eijk, Kohlrausch, Juola, & van de Par, 2008)， 両課題には互いに異なる感覚情報処理過程が関与していることが示唆される (Zampini, Shore, & Spence, 2003)。特に時間順序判断課題に際しては，選択可能 な判断はどちらか一方の感覚刺激が先に呈示されたかについてのみであること から，観察者は両刺激が同時に呈示されないという事態を前提として反応を行 わざるを得ないことが推察される。反対に同時性判断においては，両刺激の呈 示か同時か連続かの判断に際しては両刺激呈示の時間順序については必要ない が，二通りの時間順序で呈示される刺激間時差に対して同様の反応を行わなけ ればならない。van Eijk et al. (2008) は時間順序判断課題の弁別成績が同時性判 断の時間窓内においてもチャンスレベルを超えることから，時間順序判断は主. !20.

観的同時性を厳密に示すには適さない課題であることを示唆している。これら のことから，時間順序判断および同時性判断を用いて測定される主観的同時性 と，多感覚統合過程にとっての感覚情報の時間的近接性については，より詳細 な検討によりそれらの関連性について明らかにする必要がある。. 1.7 本研究の目的 本研究では，多感覚情報処理における知覚的同時性の再較正，DAFによる発話 阻害効果などの知見をもとに，視聴覚や感覚運動を包括した多感覚統合と時間 情報統合のメカニズムについて検討する。研究1では単一音の発声を用いるこ とにより発声における運動感覚と聴覚フィードバックとの間に時間的再較正が 生起するかについて，研究2では継続的発話を用いて知覚的同時性の再較正とと もに順応による発話運動プロセスの時間情報処理について検討した。さらに研 究３および４では発声—聴覚フィードバック間および視聴覚における時間的再 較正に対して刺激への選択的注意が及ぼす影響について検討することで，多感 覚統合と時間情報統合を包括した多感覚情報処理メカニズムの解明を目指す。. !21.

第２章 研究1 : 単一音発声における運動感覚と聴覚の時間的再較正. 2.1 目的 Fujisaki et al. (2004) や Vroomen, Keetels et al. (2004) が報告した視聴覚統合過程に おける時間的再較正が，運動—聴覚フィードバック間の情報統合事態である発 声機能において生起するかについて検討した。キー押しやタッピング等の単純 な運動とそれに付随する感覚フィードバック間の時間的再較正については，視 覚刺激や聴覚刺激をフィードバック刺激とした実験によって生起することが既 に明らかになっている (Heron et al., 2009; Stetson et al., 2006; Sugano et al., 2010)。 研究1では，より日常において生起頻度が高く，また一刺激の呈示時間等の属 性が一意に限定されない発声においても時間的再較正が生起するかについて実 験的検討を行うことで，時間的再較正が日常生活の中でより普遍的な現象であ るかについて検討した。被験者の発声に際して話声を遅延させてフィードバッ クする順応手続きによって，順応時差の有無により運動—聴覚間の同時性判断 に違いが見られるかについて分析を行った。日常の発話においては声が発声に 遅れて知覚されることはほとんどないことから，研究1−1において被験者の同 時性弁別閾を測定し，研究1−2ではその結果をもとに閾下時差へ順応する場合 と閾上時差へ順応する条件に分けて実験を行った。さらにNavarra, Soto-Faraco, & Spence (2007) が主張した同時性判断におけるJNDが判断分布の推移に与える. !22.

影響について検討するため，Sugano et al. (2010) の手法を応用し，順応による PSSの変化とJNDの変化をそれぞれ測定することで，時差弁別の感度による同 時性判断への影響について分析した。研究1−3では，研究1−1および研究1−2の 結果をもとに，時間的再較正が一定の時差への順応のみならず複数時差のラン ダム呈示事態によっても生起する可能性について検討した。. 2.2 研究1­1: 発声運動̶聴覚間の同時性弁別閾. 2.2.1 方法 2.2.1.1 被験者 著者および5名の大学生 (男性4名，平均年齢22.3歳) が実験に参加した。著者以 外の5名は実験の目的を知らなかった。全被験者は健常な視力または矯正視力 および聴力を有しており，発話や運動動作について病歴のある者はいなかった。 各被験者は実験開始前に参加同意書を作成のもと実験に参加した。. 2.2.1.2 刺激および装置 被験者はPCディスプレイ (W220S, Hyundai) に呈示される視覚刺激による反応教 示に従って，マイクロフォン (ATR20, Audio-Technica) に向かって「ア」と短く 発声を行い，PC上で遅延処理された音声をフィードバック刺激としてヘッド フォン (K271 studio, AKG) を介して聴取した。音声信号および視覚教示刺激は. !23.

Mac OS X上で動作するMax/MSP (Cycling ’74) を用いて作成されたプログラムに より処理された。マイクロフォンへの音声入力とヘッドフォン出力の間の標準 遅延は音響処理ソフトウェア (Audition CS5, Adobe) と分析器 (2250, Brüel & Kjær) を用いて確認および調整された。音声刺激は各試行において7種類の遅延 時間 (0, 33, 66, 100, 133, 166, 200 ms) をもってフィードバック呈示され，被験者 はPCキーボードを用いて反応を行った。視覚教示刺激は赤色の円図形および図 中に2または1と書かれた青色の円図形であり (図1)，休憩を教示する刺激として 青色刺激が，発声を教示する刺激として赤色刺激がそれぞれ呈示された。実験 中は発声に際して骨伝導音などフィードバック刺激以外の音声刺激呈示を避け るため，90 dBのピンクノイズが呈示された。ピンクノイズは低周波数帯におい て高い音圧を持つ雑音であるため，人間の発話音声のマスキングに適した聴覚 刺激である。すべての音声信号はPCにUSB接続されたオーディオ・インター フェイス (UA-101, Roland) を介して処理された。. 図1. 研究1­1における1試行の時間統制図. 24.

2.2.1.3 手続き 被験者の任意のキー押しにより各実験セッションが開始した。本実験の前に7 種類の発声—聴覚フィードバック間 SOA (Stimulus Onset Asynchrony) から無作 為に選ばれた3種類のSOAおよび本実験と同一の手続きを３試行分用いた練習 試行を実施した。本実験の各試行では，2と書かれた青色の円，1と書かれた青 色円，さらに無地の赤色円という順序をもってそれぞれ1秒刻みで視覚教示刺激 がPCディスプレイ上に呈示された。被験者はこの赤色円刺激の出現に合わせて マイクロフォンに向かって「ア」と短く発声し，そのときヘッドフォンにフィー ドバック呈示された自らの声が発声と同時であったか遅れて聞こえたかを二件 法で判断し，キーボードを用いて反応した。被験者のキー押しによって次の試 行が開始し，１セッションは35試行 (各SOAにつき5回呈示) であった。各セッ ションにおいて各SOAは無作為な順序で呈示された。被験者はセッション間に 5分間の休憩を挟みながら計8セッションに参加し，各SOAにつき40回の反応を 行った。. 2.2.1.4 結果の処理法 プロビット分析を用いた一般化線形モデルへの当てはめにより，各被験者につ いて呈示SOAを独立変数，フィードバック呈示が「遅れた」反応率を従属変数 とする同時性判断の反応分布をプロットした。「遅れた」判断率50%点におけ る呈示SOAの値を主観的同時点 (Point of Subjective Simultaneity: PSS) として算出 した。 !25.

2.2.2 結果 各被験者の同時性判断の反応分布を図2に示した。全被験者によるPSS平均値は 98.41 msであり，したがって全被験者の同時性判断における刺激間時差の弁別 閾値は100 ms前後であった。PSS平均値の標準偏差は66.54 msであり被験者間に 大きな個人差が見られたが，全被験者において一貫して刺激間時差と「遅れた」 判断率は比例する傾向にあった。. 図2. 各被験者および全被験者平均の呈示SOAに対する同時性判断率. !26.

2.3 研究1­2: 発声運動̶聴覚間の時間的再較正. 2.3.1 方法 2.3.1.1 被験者 研究1−1と同様の被験者が実験に参加した。. 2.3.1.2 刺激および装置 研究1−1と同様の装置および聴覚刺激，SOAを用いた。視覚教示刺激として “3” から “1” と書かれた青色円，“10” から “1” と書かれた緑色円，“10” から “1” と 書かれた黃色円，“2” または “1” と書かれた赤色円を呈示した (図3)。. 2.3.1.3 手続き 実験は順応フェイズ，再順応フェイズ，テストフェイズで構成されており，各 実験セッションでは約3分間の順応フェイズを経て再順応フェイズとテストフェ イズを繰り返し実施した (図3)。順応フェイズおよび再順応フェイズにおける発 声—聴覚フィードバック間SOA値によって3つの実験条件に分けられ，それぞれ 0-ms，66-ms，133-ms条件とした。66 msおよび133 msの値は研究1−1の結果から それぞれ閾下SOA，閾上SOAと操作的に定義した。 実験開始前には10秒間の順応フェイズおよび3セットの再順応フェイズとテス トフェイズによる練習試行を行った。被験者の任意のキー押しにより実験が開 始 し ， 初 め に 順 応 フェ イ ズ で は ディ ス プ レイ に 休 憩 を 教 示 す る 青 色 円 が !27.

図3. 研究1­2における実験手続き “3”，”2”，”1” の順に呈示時間1秒刻みのカウントダウンで呈示されたあと， “10” から “1” の緑色円が同様に1秒刻みのカウントダウンで呈示された。被験 者は実験条件により設定されたSOAをもってフィードバックされる自らの声を 聞きながら，緑色円のカウントダウンに合わせて「ア」と短い発声を10回繰り 返した。緑色円の呈示が10回終わると再び青色円の休憩に移り，3秒の休憩と 10秒の発声を18回繰り返した。そのため被験者は順応フェイズにおいて計180 秒間発声を行った。 順応フェイズが終わると速やかに再順応フェイズに移行し，順応フェイズと 同様の青色円刺激呈示による3秒の休憩ののち “10” から “1” の黃色円カウント ダウンを呈示した。被験者は黃色円のカウントダウンに合わせ順応フェイズと 同様に発声を繰り返した。再順応フェイズでは順応フェイズによる時差順応の. 28.

残存効果を持続させるため，順応フェイズと同様のSOAを用いた。再順応フェ イズが終わるとテストフェイズに移行し，3秒の休憩ののち “2” と書かれた赤色 円が1秒呈示された。被験者はこの赤色円の呈示に合わせて「ア」と短く発声 し，そのときフィードバック呈示された自らの声が発声動作と同時だったか遅 れて呈示されたかを二件法で判断し，キーボードで反応を行った。その後再び3 秒の休憩を挟み，“1” と書かれた赤色円が呈示され，同様に短く発声し反応を 行った。赤色円呈示時のSOAは0， 33， 66， 100， 133， 166， 200 msの7種類 から無作為な順序で選ばれ，“2” と “1” では同一のSOAを呈示し，各SOAにつ き5回テスト試行を行った。この手続きは同時性判断に際して丁度可知差異 (Just Noticeable Difference: JND) を減少させるために導入された (Sugano et al., 2010)。テスト試行が終わると再び再順応フェイズを実施し，再順応フェイズと テストフェイズを35回繰り返した。1条件下の実験セッションが終わると5分間 の休憩を挟み別の条件による実験を実施し，一日に全3条件の実験を無作為な 順序で行い，同様の全3条件を後日再び実施した。. 2.3.2 結果 練習試行のデータは分析から除外した。各実験条件および各被験者について， プロビット分析を用いた一般化線形モデルへの当てはめによりテストフェイズ における呈示SOAに対する同時性判断率の分布をプロットし (図4)，PSSおよび 標準偏差を算出した。プロビット分析によって算出されるシグモイド関数は呈. !29.

図4. 研究1­2における被験者2の同時性判断推移 示SOAに対する同時性判断率の正規分布を積分した累積正規分布曲線であり， 標準偏差はこの微分時の正規分布から導出される。このとき標準偏差の値は同 時性判断のJNDとして考えることができるため (Cai, Stetson, & Eagleman, 2012; Vroomen & Keetels, 2010)，標準偏差が増加するほど二刺激間の同時性判断の時 間窓が拡大し，被験者の同時性判断が難しいものであったことを示す。各条件 による実験を2日間繰り返して実施したため，分析には同一条件下の2回の実験 によるデータを合計したものを使用した。また，１試行における2回の反応に よるJNDの減少効果を反映させるため，2回目の反応を採用した。0-ms，66ms，および133-ms条件におけるPSSの全被験者平均値はそれぞれ67.60 ms，. !30.

92.23 ms，および112.10 msであり，PSSについて対応のある一要因の分散分析 を行った結果，実験条件に有意な主効果が認められ (F(2,10) = 15.80, p < .001, , ηp2 = .76)，Ryan法による多重比較の結果，全条件の間において有意な差が認め られた (図5)。標準偏差，すなわち同時性判断のJNDについても同様に対応のあ る一要因の分散分析を行った結果，実験条件に有意な主効果は認められなかっ た (F(2,10) = 2.45, p > .01, ηp2 = .33; 図5)。0 ms呈示下における継続的発声の後の PSSと比較して66-ms条件および133-ms条件におけるPSSが有意に増加したこと から，発声運動—聴覚フィードバック間における時差への順応によって被験者. 図5. 研究1­2 におけるPSSおよびJNDについての分散分析結果. 31.

の同時性判断が有意に変化し，より大きな時差へ順応するほどより大きな時差 をもった二刺激の呈示を同時と知覚するようになることが明らかになった。加 えて，このような時差への順応による時間的再較正現象はJNDの増加，すなわ ち時間窓の拡大によって生起したのではなく，被験者の同時性判断の基準がよ り大きな時差方向へ推移したことによるものということができる。 研究1−2では66 ms， 133 msといった感覚間時差への順応条件に加えて，0 ms，すなわち時差への順応を行わない条件による実験を実施した。研究1−1の 手続きはこの研究1−2におけるSOA弁別の閾下・閾上を操作的に定義するため 実施されたものであり，7種類のSOAを無作為な順序で繰り返し呈示したため 時差への順応を考慮しない手続きであった。したがって研究1−1におけるPSSは 研究1−2の0-ms条件におけるPSSと近似するはずであったが，前者の全被験者平 均値は98.41 ms，後者は67.60 msと，研究1−1におけるPSSが研究1−2の0-ms条件 におけるPSSを大きく上回る結果となった。したがって，研究1−1で実施された 無作為な順序による複数のSOA呈示手続きによっても時間的再較正が生起する 可能性が予想される。加えて，研究1−1の平均PSSは研究1−2の66-ms条件におけ る平均PSS (92.23 ms) をも上回っており，66-ms条件のPSSと133-ms条件のPSSの 中間程度の値であったことがわかる。また，研究1−1で呈示した7種類のSOAの 平均は約100 msであったことから，複数のSOA呈示によって時間的再較正が生. !32.

起する場合，それらの平均値，すなわち100 msのSOA呈示によるPSS変化と近 似したPSS変化が生起することが予想される。. 2.4 研究1­3: ランダム呈示時差への順応による時間的再較正. 2.4.1 方法 2.4.1.1 被験者 研究1−1および1−2と同様の被験者が実験に参加した。. 2.4.1.2 刺激および装置 研究1−2と同様の刺激および装置を用いた。. 2.4.1.3 手続き 以下の点を除いて，研究1−2と同様の手続きを行った。実験条件として順応フェ イズ・再順応フェイズにおける呈示SOAから，100-ms条件，66-ms + 133-ms条 件，33-ms + 166-ms条件の3条件を設定した。100-ms条件では研究1−2の諸条件 と同様に順応フェイズ・再順応フェイズにおいて100 msのSOAだけが繰り返し 呈示されたが，後者二つの条件では3秒の休憩を挟んで繰り返し行われる10回 の発声において，両方のSOAが無作為な順序で5回ずつ呈示された。後者二つ のSOAペアはともに平均100 msとなるように採用されており，呈示されるSOA. !33.

間の差の顕著性の差異による影響を検討するため，一方には研究1−2における0ms条件下のPSSに近似する67 msの差を設定し，もう一方にはさらに大きな133 msの差を設定した。. 2.3.2 結果 研究1−2と同様に，各条件および各被験者についてプロビット関数への当ては め (図6) によりPSSとJND値を算出し，それぞれ対応のある一要因の分散分析を 行った。PSSの全被験者平均値は100-ms条件，66-ms +133-ms条件，33-ms + 166ms条件についてそれぞれ100.75 ms，104.04 ms，100.32 msであり，実験条件に. 図6. 研究1­3 における被験者4の同時性判断推移. !34.

有意な主効果は認められなかった (F(2,10) = 0.52, p > .10, ηp2 = .09)。JNDについ ても同様に，実験条件に有意な主効果は認められなかった (F(2,10) = 1.00, p > .10, ηp2 = .17)。このことから，単一のSOA呈示条件とランダムなSOA呈示条件 の間において，同時性判断および判断の時間窓には差がないことが明らかになっ た。加えて，二元配置t検定を用いて各条件におけるPSSと研究1−2の0-ms条件の PSSをそれぞれ比較したところ，研究1−2の0-ms条件と研究1−3のすべての条件 の間において有意な差が認められた (ps < .001; 図7)。このことから，単独の SOAへの順応のみならず複数SOAへの順応によっても時間的再較正が生起し， また平均値を100 msとする複数SOAへの順応によって100 ms単独への順応と近 似した変化が生起することが明らかになった。. 図7. 研究1­3の各実験条件と研究1­2の0 ms条件における PSSについてのt検定結果. 35.

この結果は，時差順応手続きを実施しなかった研究1−1においても，時間的 再較正が生起していた可能性を示唆するものであった。なぜなら，研究1−1で は0 msから200 msまでの7種類の時差を無作為な順序で呈示しており，したがっ て実験が進行するにつれて一方向 (すなわち，発声運動先行) の時差を繰り返し 経験することで順応が生起しうる手続きであったからである。このことから， 研究1−1で得られた全施行のデータを時系列にもとづいて8セッションに分け， 連続した5セッションによる4ブロック (第1−第5セッション，第2−第6セッショ ン，第3−第7セッション，第4−第8セッション) で比較を行うことにより実験が 進行するにしたがって時差順応が生起した可能性について検討した。4ブロック の全被験者平均PSSは一様に約100 msであった (図8)。PSSについて，実験ブ ロック要因について球面性の仮定が棄却されたためGreenhouse-Geisserのεによ る自由度の調整を行った上で，対応のある一要因分散分析を行ったところ，実 験ブロック要因に有意な主効果は認められなかった (F(3,15) = .67, ε = .40, p > .10, ηp2 = .12)。同様に，JNDについても有意な主効果は認められなかった (F(3,15) = .90, p > .10, ηp2 = .15)。. 2.5 考察 本研究では，単一音の発声事態における発声運動とそれに付随する話声の遅延 聴覚フィードバック (DAF) 手続きを用いて，運動プロセス—聴覚プロセス間の 時間情報統合の調整メカニズムについて検討を行った。研究1−1では両感覚刺. !36.

図8. 研究1­1 全被験者平均による連続した5セッション間の同時性判断推移. 激間時差の同時性弁別閾について検討を行い，研究1−2ではその結果を元に操 作的に定義した閾下および閾上時差をもった話声フィードバックの継続呈示に よって，両感覚間の時差への順応が生起し時間的再較正現象がみられるかにつ いて検討した。さらに研究1−3では，これまでに多くの視聴覚間時間的再較正 に関する研究において用いられてきた単一時差の継続呈示だけではなく，複数 の異なる時差の継続呈示によっても多感覚知覚における時間的再較正現象が生 起するかについて検討を行った。. !37.

2.5.1 発声運動̶聴覚フィードバック間における時間的再較正 視聴覚統合過程における時間調整メカニズムを検討した先行研究と同様に，運 動—聴覚間の統合過程においても時間的再較正が生起することが明らかになっ た。先行研究ではボタン押しなどの運動動作とそれに付随する視聴覚刺激知覚 との間においても時間的再較正が生起することが確かめられており，本研究の 結果はそれらの報告と一致したものであるといえる。発声事態は発声に際して の運動と自らの声のフィードバック知覚によって構成されていることから，同 じく運動—視覚・聴覚間の統合過程を調べた先行研究と合致した現象が生起し たことは特別驚くべき結果ではない。本研究の特色は，発声という一般性の高 い実験事態においても，ボタン押しなどの単純運動と同様の現象が確認された ことにある。発話に関する先行研究では，発話機能の成立には動作中の運動— 聴覚間のオンライン調整メカニズムが必要であると示唆されてきたが，時差へ の順応による残存効果という形で時間情報の再較正現象が確かめられたことは， 発話機能がオンライン調整のみならず短期的可塑性を持ち，他の運動動作と共 通の基盤により成立していることを示している。. 2.5.2 弁別閾下時差への順応および順応の早期成立の可能性 日常生活における発話事態において我々が自らの声を発話動作に遅れて知覚す ることはほとんどなく，したがって発声運動—聴覚間時差への順応を検討する にあたっては日常生活と同様に自らの声の遅れに気付かない事態について実験 を行う必要があった。このことから，研究1−1で示唆された同時性知覚にあ. !38.