実験で調査されたキンカチョウ。脳波から彼らが何を歌おうとしているのか予測することに成功した。
実験で調査されたキンカチョウ。脳波から彼らが何を歌おうとしているのか予測することに成功した。 / Credit:canva
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脳波から「鳥が考えている歌声」を予測することに成功

2021.09.24 Friday

Decoding Birds’ Brain Signals Into Syllables of Song https://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/decoding-birds-brain-signals-into-syllables-of-song
Local field potentials in a pre-motor region predict learned vocal sequences https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1008100

鳴鳥(なきどり)と呼ばれる歌うタイプの鳥たちは、歌を通じて仲間とコミュニケーションを取っています。

そして鳴鳥たちの歌には、音節数で分類されるいくつかの決まったパターンの歌があります。

カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)の研究チームは、鳥の脳内の電気信号を読み取ることで、その鳥がいつどのような音節で歌おうとしているか予測することに成功したと発表しています。

この研究は、しゃべらなくても人間の発話を脳波から読み取れるブレイン・コンピュータ・インターフェース(BCI)の開発へ一歩近づく成果です。

研究の詳細は、科学雑誌『PLoS Computational Biology』に9月23日付けで掲載されています。

脳波から言葉を読み取る研究

会話や歌などの発声は、特定の領域から筋肉群に指示を出して調節する必要がある一種の運動過程とみなすことができます。

そのため、しゃべったり歌ったりする行為は、何を発声しようとしているか脳波から読み取れる可能性があります。

こうした研究では、話す能力を失った人の代わりに機械がしゃべるという未来を目指して進められています。

とはいえ、人間の発話は非常に多様で複雑です。

そのため人間の脳波から言葉を読み取る研究も行われてはいますが、もっと単純なサンプルを用いた基礎研究を進めるチームも存在しています。

今回の研究チームがその1つで、彼らはキンカチョウなどの鳴禽類の脳活動から、鳥の声の振る舞いを予測する方法を探っています。

鳴鳥の歌声は、音節で区切られたパターンを持っており、これは人間の発話と類似しているため、研究者にとっては興味深い事例です。

人間も鳥も、発声は複雑で学習を伴った行動です。

研究チームはオスの成体のキンカチョウの脳にシリコン電極を埋め込み、鳥が歌っている間の神経活動を記録しました。

実験の内容。オスのキンカチョウの音声録音(C)とそれに対応する神経活動(D)。
実験の内容。オスのキンカチョウの音声録音(C)とそれに対応する神経活動(D)。 / Credit:Daril E. Brown II et al.,PLoS Computational Biology (2021)

ここで測定されたのは局所電位(LFP)と呼ばれる電気信号のセットです。

これは人間の声の振る舞いを予測する信号として注目されていて、人間の脳において徹底的に研究されてきましたが、鳴鳥の脳で研究されたことは、これまでありませんでした。

そこで、今回の研究チームは、キンカチョウから同じ信号を測定して、彼らの歌声の振る舞いを予測できるかどうか確認してみたのです。

次ページ鳴鳥の歌は人間の発話と同じように脳で処理されている

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