第4章
SENSORY PROCESSES
感覚過程
1
absolute threshold
A basic way of assessing the sensitivity of a sensory modality is to
determine the absolute threshold: the minimum magnitude of a stimulus
that can be reliably discriminated from no stimulus at ail—for example, the
weakest light that can be reliably discriminated from darkness.
絶対閾
感覚様相の感度を評価する基本的な方法は絶対閾(absolute threshold)を決定す
ることである。すなわち,無刺激から確実に区別できる刺激の最小量, たとえば, 暗
闇とは確かに区別できる, 最も弱い光を決定することである。
2
back projections
One of the brain's most important features is that, in addition to taking in
sensory information, it is constantly sending messages from its highest
levels back to the earliest stages of sensory processing. These back
projections are activities that modify the way sensory input is processed
(Damasio, 1994; Rolls, 2000; Wandell, 1995; Zeki, 1993).
逆行性投
事実,脳の最も重要な特徴の一つは,感覚情報の取り入れに加えて,脳が絶えず
メッセージを最高次水準から感覚処理過程の最初期段階に送り戻していることである。
その逆行性投(back projections)が感覚入力の処理の仕方を変化させる活動なの
である。
3
psychophysical procedures
These values were determined by using psychophysical procedures,
experimental techniques for measuring the relation between the physical
magnitude of some stimulus (such as the physical intensity of a light) and
the resulting psychological response (how bright the light appears to be).
精神物理学的手続き
絶対閾の値は精神物理学的手続き(psychophysical procedures)を用いて決定さ
れる。すなわち,(光の物理的強度のような)刺激の物理的な大きさと(その光がどの
くらい明るく見えるかという)結果として生じる心理的な反応との関係を測定するため
の実験技法を用いて決定される。
4
photon
Hecht, Schlaer, and Pirenne (1942), who endeavored to determine the
absolute threshold for vision and, in the process, demonstrated that human
vision is nearly as sensitive as is physically possible. As every physics
student knows, a photon is the smallest unit of light energy. Hecht and his
colleagues showed that a person can detect a flash of light that contains
only 100 photons, a fact that is impressive in and of itself.
光子
ヘクト,シャラー,ピレンヌ(Hecht, Schlaer, and Pirenne, 1942)は,視覚の絶対閾
を決定しようと努力し,その過程で,人間の視覚が,物理的に可能なのとほぼ同等く
らい敏感であることを示した。物理学徒ならだれでも知っているように,光子
(photon)は光エネルギーの最小単位である。ヘクトと彼の同僚は,人間が100光子
しか含まない閃光を検出できることを示した。
5
just noticeable difference
In a typical change-detection study, observers are presented with a pair of
stimuli. One of them is the standard to which other stimuli are compared.
The others are comparison stimuli. On each presentation of the pair,
observers are asked to respond to the comparison stimulus with "more" or
"less." What is being measured is the difference threshold or just noticeable
difference (jnd), the minimum difference in stimulus magnitude necessary
to tell two stimuli apart.
丁度可知差異
典型的な変化検出の研究では,観察者が一対の刺激を提示される。刺激の一方は,
ほかの刺激が比較される標準刺激である。ほかの刺激は比較刺激である。刺激対の
おの・おのの提示においては,観察者は,比較刺激に対して「より多い」か「より少な
い」かで応答することが求められる。測定されるのは弁別閾あるいは丁度可知差異
(jnd: just noticeable difference),すなわち,二つの刺激を区別するのに必要な
刺激の大きさの最小の差異である。
6
Weber fraction
The intensity by which the standard must be increased to be noticed is
proportional to the intensity of the standard. For example, if a room
contained 20 lit candles and you could just detect the addition of one candle
(5% more), then if the room contained 100 candles, an additional (5% x 100)
5 candles would be required for you to be able to detect the change. This
proportional relation has come to be known as the Weber-Fechner law, and
the constant of proportionality (5% in our light bulb example) is referred to
as the Weber fraction.
ウェーバー比
気づかれるために標準を増大しなければならない強度は,標準の強度に比例する。
たとえば,もし火のともされたろうそくが1部屋に20本あり,1本のろうそくの追加(5%
増大)を検出できただけだとすると,その部屋に100本のろうそくがあった場合には,
変化を検出できるようにするには,さらに(5%×100)5本のろうそくを要する。この比
例関係はウェーバー=フェヒナーの法則として知られるようになった。そして比例定
数(ろうそくの例では5%)はウェーバー比(Weber fraction)と呼ばれる。
7
suprathreshold conditions
Knowledge of sensory thresholds in vision and other sensory modalities is
important in understanding how sense organs are designed. For example,
that a molecule of light-sensitive pigment in the eye responds to a single
photon of light is an important clue in understanding how the lightsensitive pigments work. However, most of our everyday visual behavior
takes place in the context of suprathreshold conditions, conditions in which
stimulus intensity is above threshold.
閾値以上の条件
視覚やほかの感覚様相における感覚閾に関する知識は,感覚器官がどのように作ら
れているのか理解する上で重要である。たとえば,目の中の,光に敏感な色素の一
分子が,光の単一の光子に反応することは,光に敏感な色素がどのように働くのか理
解する上で重要な手がかりとなる。しかしながら,私たちの日常の視覚行動は,ほと
んどが閾値以上の条件(suprathreshold conditions),すなわち,刺激強度が閾を
上回る条件という文脈で行われる。
8
signal- detection theory
Signal-detection theory is a standard way of understanding how errors are
made in many diverse situations. It is essential to consider the kind of
experiment in which light threshold is determined by presenting lights of
various intensities and asking the observer to report, "Yes, I see the light" or
"No, I don't." Unless the experiment is carried out extremely carefully (as
was done by Hecht and his colleagues), interpreting results presents a
serious problem.
信号検出理論
信号検出理論(signal- detection theory)とは,多様な状況においてどのように間
違いがなされるのかを理解する標準的な方法である。いろいろな強度の光を提示し
て参加者に「はい,光が見えます」または「いいえ,光が見えません」と報告するように
求めることによって,光の閾を決定するたぐいの実験について考慮する必要がある。
9
sensation and bias
Experiments are always required the distinction between sensation, which
is determined by the perceptual strength of the stimulus, and bias, which is
a criterion, set by the observer, for making a particular response. In
scientific lingo, this task is one of trying to detect a signal, which is what
the observer is trying to detect, embedded in noise, which is anything in the
environment irrelevant to what the observer is trying to detect.
感覚とバイアス
実験には,刺激の知覚的な強さによって決定される感覚(sensation)と,観察者が
設定する基準で,個々の反応を行なうための基準であるバイアス(bias)との区別が
必要である。科学用語では,この課題は,信号(signal)を検出しようとするものである。
これは観察者が検出しようとしているもので,観察者が検出しようとしているものと無
閧係で環境内にあるノイズ(noise)に取り囲まれている。
10
hit and false alarm
Your (Participants’) task is to say yes to those containing signal and no to
those containing only noise. In this situation, a hit is a response of correctly
responding yes when a signal is present, and a false alarm is the response of
incorrectly responding yes when only noise is present. Over all trials, the
proportion of hits is referred to the hit rate, and the proportion of false
alarms is referred to as the false-alarm rate.
ヒッ卜・アラーム,フォルス・アラーム
あなた(被験者)の課題は,信号を含む刺激には「はい」と答え,ノイズしか含まない
刺激には「いいえ」と答えることである。こういった状況では,ヒッ卜(hit)とは,信号が
存在するときに正しく「はい」と応答する反応のことであり,フォルス・アラーム(false
alarm)とは,ノイズしか存在しないときに誤って「はい」と応答する反応のことである。
全試行に対するヒットの割合が,ヒット率(hit rate)と呼ばれ,全試行に対するフォル
ス・アラームの創合がフォルス・アラーム率(false-alarm rate)と呼ばれる。
11
sensory coding and transduction 1/2
sensory coding: how stimuli are transmitted from the sensory receptors to
the brain. The brain has a formidable problem in sensing the world. Each
sense responds to a certain kind of stimulus— light energy for vision,
mechanical energy for hearing and touch, chemical energy for smell and
taste. But the brain speaks only the language of electrical signals associated
with neural discharges.
感覚符号化と変換 1/2
感覚符号化(sensory coding):刺激がどのようにして感覚受容器から脳へ伝達され
るのか。脳には,外界を感ずる際に困難な問題がある。おのおのの感覚は一定の種
類の刺激に反応する。視覚は光エネルギー,聴覚と触覚は力学エネルギー,嗅覚と
味覚は化学エネルギーである。しかし脳には神経の放電に結びついた電気信号の
言語のみがわかる。
12
sensory coding and transduction 2/2
Somehow, each sensory modality must first perform transduction. It must
translate physical energy into electrical signals that can make their way to
the brain. This is accomplished by specialized cells in the sense organs
called “receptors”.
感覚符号化と変換 2/2
感覚様相の各々は何らかの方法で変換(transduction)をはじめに実行しなければ
ならない。物理エネルギーを,脳に達することのできる電気信号に翻訳しなければな
らないのである。これは感覚器官の中にある「受容器」と呼ばれる特殊化した細胞に
よって遂行される。
13
intensity and quality
What kind of information do we need to know about an event such as a brief
flash of a bright red light? Two properties of any stimulus are its intensity,
or how strong the stimulus is, and its quality, what the stimulus is like.
Clearly, it would be useful to know its intensity (bright), quality (red),
duration (brief), location, and time of onset. Each of our sensory systems
provides some information about these attributes, although most research
has focused on the attributes of intensity and quality.
強度と質
鮮やかな赤い光の短いきらめきのような出来事について知るためには,どんな種類
の情報が必要であろうか。刺激の二つの属性とは,刺激がどのくらい強いかという強
度(intensity)と,刺激がどのようなものであるかという質(quality)である。強度(鮮
やかな)と質(赤い)と持続時間(短い)と位置と開始時間を知ることが有用であること
は明らかである。感覚系のおのおのは,これらのいろいろな属性について何らかの情
報を与える。
14
temporal pattern
One alternative for coding the intensity of a stimulus is by the temporal
pattern, or spacing sequence of the electrical impulses. At low intensities,
nerve impulses are further apart in time, and the length of time between
impulses is variable. At high intensities, though, the time between impulses
may be quite constant.
時間的様相
刺激の強度を符号化するひとつの手段に,時間的様相(temporal pattern),すな
わち,電気インパルスの間隔を置く系列,によるものがある。低い強度では,神経イン
パルス間が時間的に離れているし,インパルス間の時間の長さが変化しやすい。しか
し,高い強度では,インパルス間の時間が完全に一定である。
15
dark adaptation
Imagine yourself entering a dark movie theater from a bright street. At first
you can see hardly anything in the dim light reflected from the screen. In a
few minutes you can see well enough to find a seat. Eventually you can
recognize faces in the dim light. This change in your ability to see in the
dark is referred to as dark adaptation. As you spend time in the dark, the
eye's pupil enlarges. More importantly, though, photochemical changes in
the receptors increase the receptors' sensitivity to light.
暗順応
明るい通りから暗い映画館に入ったと想像してほしい。はじめは,スクリーンから反射
される薄暗い光の中で,ほとんど何も見ることができないが,2,3分すると,座席を見
つけられるくらいによく見えるようになり,ついには,薄暗い光の中で,顔を見分けら
れるようになる。暗がりで見える能力の変化が暗順応(dark adaptation)と呼ばれる。
暗い場所で時間を過ごすにつれて目の瞳孔が拡がる。しかし,もっと重要なことは,
受容器内の光化学的変化が,光に対する受容器の感度を増大させることである。
16
visual acuity
Visual acuity refers to the eye's ability to resolve details. Of the several
ways of measuring visual acuity, the most common is the familiar eye chart
found in optometrists' offices. This chart was devised by Herman Snellen in
1862. Snellen acuity is acuity measured relative to a viewer who does not
need to wear glasses. An acuity of 20/20 indicates that a person can identify
letters at a distance of 20 feet that a typical person can read at that
distance.
視力
視力(visual acuity)とは,細部を解像する目の能力のことを言う。視力を測定する
いくつかの方法のうちで一番よく見られるのは,検眼士の部屋にある,おなじみの視
力検査表である。スネレン視力(Snellen acuity)は,眼鏡をかける必要のない参加
者と比較して測定される視力である。20/20という視力は,典型的な参加者が20
フィート(約6メートル)離れたところから読める文字を,参加者がその距離から同定で
きることを表す。
17
spatial acuity and contrast acuity
The Snellen chart is not always the best way to measure acuity. First, it is
not feasible for young children or other people who do not know how to read.
Second, the method is designed to test acuity only for objects seen at a
distance, not acuity for reading and other close tasks. Third, the method
does not distinguish between spatial acuity (the ability to see details of
form) and contrast acuity (the ability to see differences in brightness).
空間視力と対比視力
スネレンの検査表は,視力を測定するのに必ずしも一番良い方法ではない。第一に,
この方法は,読み方を知らない幼い子どもやほかの人たちには適さない。第二に,こ
の方法は,離れたところから見える物体に対してだけ視力を検査するように設計され
ているのであり,読みやそのほかの近接の課題に対して視力を測定するのではない。
第三に,この方法は,空間視力(spatial acuity:形の細部を見る能力)と対比視力
(contrast acuity:明るさの違いを見る能力)とを区別していない。
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color constancy
Our perception of the objects color is determined partly by the wavelengths
that the object reflects and partly by other factors, such as the surrounding
context of colors. Your ability to see your favorite blue jacket as navy despite
wide variations in the ambient lighting is called color constancy.
色の恒常性
物体の色の知覚は,一部は物体が反射する波長によって決定され,一部は色の周
囲の様子のようなほかの要因によって決定される。周囲の照明の大きな変化にもか
かわらず,好きな青い上着を濃紺として見る能力は,色の恒常性(color constancy)
と呼ばれる。
19
color appearance: hue, brightness, and saturation
The most common way of referring to the various color experiences of a
typical viewer is to organize them on three dimensions: hue, brightness, and
saturation. Hue refers to the quality best described by the color's name,
such as red or greenish yellow. Brightness refers to how much light appears
to be reflected from a colored surface, with white the brightest possible color
and black the dimmest. Saturation refers to the purity of the color. A fully
saturated color, such as crimson, appears to contain no gray, and an
unsaturated color, such as pink, appears to be a mixture of red and white.
色の体制化:色相,明るさ,鮮やかさ
典型的な観察者のさまざまな色の経験に言及するために一番よく使われる方法は,
色の経験を,色相,明るさ(明度),鮮やかさ(彩度)の三つの次元で体制化すること
である。色相(hue)とは,赤とか緑がかった黄色のような,色の名前によって最もよく
記述される性質のことである。明るさ(brightness)とは,色のついた表面から反射さ
れているように見える光の量のことである。白が可能な限り最も明るい色,黒が最も暗
い色である。鮮やかさ(saturation)とは,色の純度のことである。深紅色のような完
全に飽和した色は,灰色をまったく含まないように見えるが,桃色のような飽和してい
ない色は,赤と白の混合のように見える。
20
Munsell system
Albert Munsell, an artist, proposed a scheme for specifying colored surfaces
by assigning them one of 10 hue names and two numbers, one indicating
saturation and the other brightness. The colors in the Munsell system are
represented by the color solid.
マンセル表色系
画家のアルバート・マンセル(Albert Munsell)は,10の色相の名前のーつと,鮮や
かさと明るさを示す二つの数とを割り当てることによって,色のついた表面を指定する
ための表示体系を提案した。マンセル表色系(Munsell system)において色は色立
体によって表現される。
21
color-matching experiment
All the hues we can tell apart can be generated by mixing together only
three basic colors. This was demonstrated many years ago with the colormatching experiment, which measures an observer's inclination to see two
physically different lights as having the same color.
等色実験
私たちが区別できる色相は,すべて,たった三つの基本色を混ぜ合わせることによっ
て生成できる。このことは何年も前に等色実験(color-matching experiment)に
よって実際に証明された。この実験は,物理的に異なる二つの光を同じ色だと観察
者が見る傾向を測定する。
22
metamers
A pair of such matching lights—that is, two lights with different physical
makeups that appear identical—are called metamers. Metamers provide
important clues for understanding how the visual system works. The means
by which a system, such as the visual system, constructs metamers reveals
how the system loses information.
異性体
物理的な構成は異なるが見かけは同一である二つの光は異性体(metamers)と呼
ばれる。異性体は,視覚系がどのように働くか理解するために重要な手がかりを与え
てくれる。視覚系のような機構が異性体を構成する手段は,その機構がどのように
「情報を失う」か明らかにしてくれる。
23
significance of metamers’ existence: information-elimination
We are at any instant being bombarded by an immense amount of
information from the world. We do not need all of this information, or even
the majority of it, to survive and flourish in the environment. If we do not
eliminate much of it, we would constantly be overwhelmed by information
overload. It is this information-elimination process that creates metamers.
異性体の存在意義:情報の取捨選択
私たちは,いかなる瞬問にも,外界から莫大な量の情報を浴びている。私たちは,自
然環境の中で生き残り栄えるために,この情報のすべてを,あるいは大部分さえ,必
要としているわけではない。もしその多くを除去しなければ,私たちは絶えず情報の
過負荷に押しつぶされることになるであろう。異性体を作り出すのは,この情報除去
過程なのである。
24
dichromats:
Although most people can match a wide range of colors with a mixture of
three primaries, others can match a wide range of colors by using mixtures
of only two primaries.
二色型色覚者:
ほとんどの人たちは,広い範囲の色に合うものを三原色の混合で見つけることができ
るが,別の人たちは,広い範囲の色に合うものを,二原色だけの混合を使うことによっ
て見つけることができる。
25
monochromats
While dichromats can still see color, Not so for monochromats, who are
unable to discriminate among different wavelengths at all. Monochromats
are truly color-blind and see only in shades of gray. Most color deficiencies
are genetic in origin. Color blindness occurs much more frequently in males
(2%) than in females (0.03%), because the critical genes for this condition
are recessive genes located on the X chromosome.
二色型色覚者
二色型色覚者は,まだ色を見ることができる一方,一色型色覚者についてはそうでは
ない。その人たちは,異なる波長をまったく弁別できない。一色型色覚者
(monochromats)は本当の色盲であり,灰色の陰影の中でのみ見ているのである。
ほとんどの色覚欠如は遺伝が原因である。色盲は女性(0.03%)よりも男性(2%)に
おいてずっと頻繁に起こる。なぜなら,この状態の決め手となる遺伝子が,X染色体
上に位置する劣性遺伝子であるからである。
26
trichromacy theory 1/2
According to the Young-Helmholtz or trichromacy theory, even though we
can discriminate among many different colors, there are only three types of
receptors for color. The short-wavelength cone is most sensitive to short
wavelengths (blues), the medium-wavelength cone is most sensitive to
medium wavelengths (greens and yellows), and the long-wavelength cone is
most sensitive to long wavelengths (reds).
三色説 1/2
ヤング=ヘルムホルツ説あるいは三色説(trichromacy theory)によれば,私たちが
たくさんの異なる色を弁別できるとしても,色受容器には三つの型しかない。S錐体は
短い波長(青)を一番よく認識でき,M錐体は中間の波長(緑と黄)を一番よく認識で
き,L錐体は長い波長(赤)を一番よく認識できる。
27
trichromacy theory 2/2
The joint action of these three receptors determines the sensation of color.
That is, a light of a particular wave length stimulates the three receptors to
different degrees, and the specific ratios of activity in the three receptors
leads to the sensation of a specific color. The trichromatic theory holds that
the quality of color is coded by the pattern of activity of three receptors
rather than by specific receptors for each color.
三色説 2/2
これら三つの受容器の共同活動が色の感覚を決定する。すなわち,一定の波長の
光が三つの受容器をそれぞれ違った程度ずつ剌激し,三つの受容器における活動
の特定の比率が特定の色の感覚を生ずる。三色説は,色の質が,おのおのの色の
ための特殊な受容器によってではなく,三つの受容器の活動の様式によって符合化
されると主張する。
28
opponent-color theory
Hering proposed an alternative to trichromacy theory, opponent-color theory.
Hering believed that the visual system contains two types of color-sensitive
units. One type responds to red or green, the other to blue or yellow. Each
unit responds in opposite ways to its two opponent colors. The red-green
unit, for example, increases its response rate when a red is presented and
decreases it when a green is presented. Because a unit cannot respond in
two ways at once, if two opponent colors are presented, white is perceived.
反対色説
ヘリングは,三色説の代替理論である反対色説(opponent-color theory)を提案す
るに至った。ヘリングは,視覚系が,二つの型の色を認識できる単位を含むと信じた。
一つの型は赤または緑に反応し,もう一つの型は青または黄色に反応する。各単位
は,二つの反対色に対して正反対の仕方で反応する。たとえば,赤=緑単位は,赤
が提示されたときに反応率を増加させ,緑が提示されたときに反応率を減少させる。
一つの単位は,同時に2通りの仕方では反応できないので,二つの反対色が提示さ
れれば白が知覚される。
29
sound wave
Sound originates from the motion or vibration of an object, as when the
wind rushes through the branches of a tree. When something moves, the
molecules of air in front of It are pushed together. These molecules push
other molecules and then return to their original position. In this way, a
wave of pressure changes (a sound wave) is transmitted through the air,
even though the individual air molecules do not travel far. This wave is
analogous to the ripples set up by throwing a stone into a pond. A sound
wave may be described by a graph of air pressure as a function of time.
音波
音は,風が木枝の間を勢いよく吹き抜けるときのように,物体の運動,または振動から
生じる。何かが動くと,その前の空気の分子も一緒に押される。押された分子は,ほ
かの分子を押してから,元の位置に戻る。このようにして,圧力変化の波(音波)が空
気中を伝わる。たとえ個々の空気分子は遠くまで行かないとしてもである。この波は,
石を池に投げ入れることによって引き起こされるさざ波に似ている。音波(sound
wave)は,時間の関数としての空気圧のグラフによって記述できる。
30
frequency and pitch
An important dimension of a pure tone is the tone's frequency, which is the
number of cycles per second (or hertz) at which the molecules move back
and forth. Frequency is the basis of our perception of pitch, which is the
degree to which a sound is low or high.
周波数と音の高さ
純音の一つの重要な次元は,純音の周波数(frequency)である。これは,分子が前
後に動く1秒あたりの振動の数(またはヘルツ(hertz))のことである。周波数は,音の
高さ(pitch)に関する知覚の基礎である。音の高さとは,音が低いか高いかという程度
のことである。
31
amplitude, loudness, and decibel scale
A second aspect of a pure tone is its amplitude, the pressure difference
between the peak and the trough in a pressure-versus-time graph.
Amplitude underlies our sensation of loudness, which is how intense a
sound appears to be. Sound amplitude is usually specified in a decibel scale,
a logarithmic scale of loudness. For example, a soft whisper in a quiet
library is approximately 30 decibels, a noisy restaurant may have a level of
70 decibels, a rock concert may be near 120 decibels, and a jet taking off
may be over 140 decibels.
振幅,音の大きさとデシベル尺度
純音の2番目の側面は,振幅(amplitude),すなわち,圧力対時間グラフにおける山
と谷の間の圧力の差のことである。振幅は,音の大きさ(loudness)に関する感覚の基
礎にある。音の大きさとは,音がどのくらい強く思われるかということである。音の振幅
は,ふつう,音の大きさの対数尺度であるデシベル尺度(decibel scale)で明示される。
たとえば,静かな図書館での低いささやき声はおよそ30デシベルである。騒々しいレ
ストランは70デシベル水準あるかもしれない。ロック・コンサートは120デシベルに近
いかもしれない。離陸するジェット飛行機は140デシベルを越えるかもしれない。
32
timbre
A final aspect of sound is timbre, which refers to our experience of the
complexity of a sound. Almost none of the sounds we hear every day is as
simple as the pure tones we have been discussing. The difference in timbre
is, for example, what makes a middle C produced by a violin sound different
from a middle C produced by a trombone.
音色
音の最後の側面は,音色(timbre)であり,音の複雑さに関する私たちの経験のことを
言う。私たちが毎日聞く音はほとんどどれも,これまで論じてきた純音のように単純で
はない。音色の違いとは,たとえば,ヴァイオリンによって生み出される中央ハ音(C)
を,トロンボーンによって生み出される中央ハ音とは異なったように聴こえさせるもの
のことである。
auditory system 1/3
33
The auditory system is the ears, parts of the brain, and the various connecting
neural pathways. Our primary concern is the ears, including not only the
appendages on the sides of the head but also the entire hearing organ, most of
which lies within the skull. Like the eye, the ear contains two systems. One
system amplifies and transmits the sound to the receptors, where the other
system takes over and transduces the sound into neural impulses. The
transmission system involves the outer ear, which is the external ear (or pinna,)
along with the auditory canal, and the middle ear, which is the eardrum and a
chain of three bones, the malleus, incus, and stapes. The transduction system is
housed in a part of the inner ear called the cochlea, which contains the receptors
for sound.
聴覚系 1/3
聴覚系(auditory system)とは,両耳と,脳のいくつかの部分と,さまざまな連結神経伝導路の
ことである。私たちの第一の関心事は耳であるが,単に頭の両脇にくっついているものだけでは
なく,大部分が頭骨の内部にある聴覚器官全体を含む。目と同じように,耳も二つの機構を含
む。一つの機構は,音を増幅して受容器へ伝達する。その後,もう一つの機構が引き継ぎ,音
を神経インパルスに変換する。伝達機構は外耳道と耳翼からなる外耳(outer ear)と,つち骨,
きぬた骨,あぶみ骨,の三つの骨の連鎖と鼓膜とからなる中耳(middle ear)を含む。伝達機構
は,音のための受容器を含む「蝸牛」と呼ばれる内耳の一部の中に格納されている。
34
auditory system 2/3
The outer ear aids in the collection of sound, funneling it through the
auditory canal to a taut membrane, the eardrum. The eardrum, the
outermost part of the middle ear, is caused to vibrate by sound waves
funneled to it through the auditory canal. The middle ear's job is to
transmit these vibrations of the eardrum across an air-filled cavity to
another membrane, the oval window, which is the gateway to the inner ear
and the receptors. A mechanical bridge made up of three small bones, the
malleus, incus, and stapes, accomplishes this transmission.
聴覚系 2/3
外耳は音を集めるのを助け,外耳道を通して,張り詰めた膜組織である鼓膜
(eardrum)に音を送る。中耳の一番外側の部分である鼓膜は,外耳道を通って送ら
れてきた音波によって振動させられる。中耳の仕事は,空気で満たされた空洞を横
切って,内耳と受容器への入り口であり,もう一つの膜細泌である前庭窓(oval
window)へ,鼓膜の振動を伝達することである。この伝達は,つち骨(malleus)とき
ぬた骨(incus)とあぶみ骨(stapes)の三つの小さな骨からなる力学的な橋が遂行する。
35
auditory system 3/3
The cochlea is a coiled tube of bone. It is divided into sections of fluid by
membranes, one of which, the basilar membrane, supports the auditory
receptors. The receptors are called hair cells because they have hairlike
structures that extend into the fluid of the ear. Pressure at the oval window
(which connects the middle and inner ear) leads to pressure changes in the
cochlear fluid, which in turn causes the basilar membrane to vibrate,
resulting in a bending of the hair cells and an electrical impulse.
聴覚系 3/3
蝸牛(cochlea)は,骨のらせん状の管である。蝸牛は膜組織によって液体の区域に
分けられている。その膜組織の一つである基底膜(basilar membrane)が聴覚受容
器を支えている聴覚受容器は,有毛細胞(hair cells)と呼ばれる。なぜなら,内耳の
液体の中へ広がる毛のような構造を持っているからである。
36
temporal theory
Rutherford proposed that a sound wave causes the entire basilar membrane
to vibrate and that the rate of vibration determines the rate of impulses of
nerve fibers in the auditory nerve. A 1,000-hertz tone causes the basilar
membrane to vibrate 1,000 times per second, which causes nerve fibers in
the auditory nerve to fire at 1,000 impulses per second, and the brain
interprets this as a particular pitch. Because this theory proposes that pitch
depends on how sound varies with time, it is called a temporal theory.
時間説
ラザフォードは,音波が基底膜全体の振動を引き起こし,振動の速度が聴覚神経に
おける神経線維のインパルスの速度を決定するという提案をした。1,000ヘルツの音
は,基底膜を毎秒1,000回振動させ,それが聴覚神経の神経線維を毎秒1,000イン
パルスの割合で発火させ,脳が後者を一定の音の高さとして解釈する。この理論は,
音の高さが,音の時間経遇につれての変わり方に依存すると提案しているので,時
間説(temporal theory)と呼ばれる。
37
resonance
The French anatomist Joseph Guichard Duverney proposed that frequency
is coded into pitch mechanically by resonance, the degree to which a sound
of a particular frequency reverberates over a mathematically matched
distance. When a tuning fork is struck near a piano, the piano string that is
tuned to the frequency of the fork begins to vibrate. To say that the ear
works the same way, when a frequency is presented to the ear, the
corresponding part of the structure vibrates. This idea proved to be roughly
correct, and the structure turned out to be the basilar membrane.
共鳴
フランスの解剖学者ジョゼフ・ギシヤール・デュヴェルニー(Joseph Guichard
Duverney)は,周波数が,共鳴(resonance),すなわち,一定の周波数の音が数学
的に対等な距離を反響する程度によって力学的に符合化され,音の高さに変えられ
ると提案した。音叉をピアノの近くで鳴らすと,その音叉の周波数に同調しているピア
ノの弦が振動し始める。耳も同じように働くということは,一つの周波数が耳に提示さ
れると,その構造の対応する部分が振動するということである。この考えはおよそ正し
いことが証明され,その構造が基底膜であることがわかった。
38
place theory of pitch perception
Hermann von Helmholtz developed Duverney's hypothesis further,
eventually proposing the place theory of pitch perception, which holds that
each specific place along the basilar membrane will lead to a particular
pitch sensation. The fact that there are many such places on the membrane
is consistent with there being many different receptors for pitch. What is
important here is that the places on the membrane that vibrate most
determine which neural fibers are activated, and that determines the pitch
we hear.
音の高さ知覚の場所説
ヘルマン・フォン・ヘルムホルツはデュヴェルニーの仮説をさらに発展させ,その結果,
音の高さ知覚の場所説(place theory of pitch perception)を提案した。場所説は,
基底膜に沿った特定の場所のおのおのが一定の音の高さの感覚を生じると主張す
る。基底膜上にそのような場所がたくさんあるという事実は,音の高さに関してたくさ
んの異なる受容器があることと両立する。重要なことは,最も振動する基底膜上の場
所が,どの神経線雄が活性化されるかを決定し,それが,私たちに聞こえる音の高さ
を決定するということである。
39
olfactory
Smell aids in the survival of our species. It is needed to detect spoiled food
or escaping gas, and loss of the sense of smell can lead to a dulled appetite.
Smell is even more essential for the survival of many other animals. Not
surprisingly, then, a larger area of the cortex is devoted to smell in other
species than in our own. In fish, the olfactory cortex makes up almost all of
the cerebral hemispheres; in dogs, about 33%; in humans, only about 5%.
These variations are related to differences in sensitivity to smell.
嗅覚
においは,私たちの種の生き残りを助けている。においは,腐った食べ物や漏れてい
るガスを検知するために必要であり,においの感覚の喪失は,食欲不振を生じかね
ない。においは,ほかの多くの動物の生き残りのためにはさらにいっそう必要不可欠
である。それゆえ,ほかの種において,私たちにおけるよりも大きな皮質の領域が,に
おいにあてられているのはもっともなことである。魚類においては嗅覚皮質が大脳半
球のほとんどすべてを占める。イヌにおいては約33%である。人間においては約5%
にすぎない。これらの差異は,においに対する感度の違いと関係がある。
pheromones
Because smell is so well developed in other species, it is often used as a
means of communication, bisects and some other animals secrete
pheromones, chemicals that float through the air to be sniffed by other
members of the species.
40
フェロモン
においは,ほかの種において非常によく発達しているので,しばしば,コミュニケー
ションの手段として用いられる。昆虫やほかのいくつかの動物は,フェロモン
(pheromones),すなわち,その種のほかの成員によって嗅ぎ分けられる,空気中に
漂う化学物質を分泌する。
41
olfactory system
The olfactory system is the receptors in the nasal passage, certain regions of
the brain, and interconnecting neural pathways. The receptors for smell are
located high in the nasal cavity. When the cilia (hair-like structures) of
these receptors come into contact with volatile molecules, an electrical
impulse results. This impulse travels along nerve fibers to the olfactory
bulb, a region of the brain that lies just below the frontal lobes. The
olfactory bulb in turn is connected to the olfactory cortex on the inside of the
temporal lobes.
嗅覚系
嗅覚系(olfactory system)とは,鼻孔内の受容器と,脳のいくつかの領域と,相互連
結神経伝導路のことである。においのための受容器は,鼻腔内の高いところに位置
する。受容器の繊毛(毛のような構造)が揮発性の分子と接触すると,電気インパルス
が結果として生じる。このインパルスは,神経線維に沿って,嗅球(olfactory bulb),
すなわち,前頭葉のすぐ下にある脳の領域まで進む。嗅球は,次に側頭葉の内側に
ある嗅皮質(olfactory cortex)と結合している。
42
taste system 1/3
The stimulus for taste is a substance that is soluble in saliva. The gustatory
system includes taste receptors that are located on the tongue, throat, and
roof of the mouth, as well as parts of the brain and interconnecting neural
pathways. In what follows, we focus on the receptors on the tongue. These
taste receptors occur in clusters, called taste buds, on the bumps of the
tongue and around the mouth. At the ends of the taste buds are short, hairlike structures that extend outward and make contact with the solutions in
the mouth. The contact results in an electrical impulse, the transduction
process. The electrical impulse then travels to the brain.
味覚系 1/3
味の刺激は,唾液の中で可溶性のある物質である。味覚系は,舌の上,のど,上あご
に位置する味受容器(taste receptors),ならびに,脳のいくつかの部分と相互連結
神経伝導路を含む。以下においては,舌の上の受容器に話を絞る。これらの味受容
器は,舌の隆起部や口の周りに,『味蕾』と呼ばれる群をなして見いだされる。味蕾の
終端部には,外へ広がって,口の中の溶液と接触する,短い毛のような構造がある。
その接触が,結果として電気インパルスを生じる。これが変換過程である。電気イン
パルスは,その後,脳まで進む。
43
taste system 2/3
There is an agreed-upon vocabulary for describing tastes. Any taste can be
described as one or a combination of the four basic taste qualities: sweet,
sour, salty, and bitter (McBurney, 1978). These four tastes are best revealed
in sucrose (sweet), hydrochloric acid (sour), sodium chloride (salty), and
quinine (bitter). When people are asked to describe the tastes of various
substances in terms of just the four basic tastes, they have no trouble. Even
if they are given the option of using additional qualities of their own choice,
they tend to stay with the four basic tastes (Goldstein, 1989).
味覚系 2/3
味を描写するため,合意の得られた語彙がある。どんな味も,四つの基本的な味の
質,すなわち,あまい,すっぱい,しょっぱい,にがい,の一つまたは組合せとして記
述できる(McBurney, 1978)。これらの四つの味は,サッカロース(あまい),塩酸
(すっぱい),塩化ナトリウム(しょっぱい),キニーネ(にがい)において最もよく明らか
になる。人々は,さまざまな物質の味を,たった四つの基本的な味を用いて描写する
ように求められると,なんなくこれを行う。たとえ自分で選んだ追加の質を使う選択の
自由が与えられても,四つの基本的な味にとどまる傾向がある(Goldstein, 1989)。
44
taste system 3/3
The gustatory system codes taste in terms of both the specific nerve fibers
activated and the pattern of activation across nerve fibers. There appear to
be four types of nerve fibers, corresponding to the four basic tastes.
Although each fiber responds somewhat to all four basic tastes, it responds
best to just one of them, and it makes sense to talk of "salty fibers" whose
activity signals saltiness to the brain. There is a remarkable correspondence
between our subjective experience of taste and its neural coding.
味覚系 3/3
味覚系は,活性化された特殊神経線維と,神経線維上の活性様式の両方によって
味を符合化する。四つの基本的な味に対応して,四つの種類の神経線維が存在す
るようである。各線維は,四つの基本的な味すべてにいくらか応答するけれども,四
つの基本的な味の一つだけに最も良く応答し,しょっぱさを信号で脳に伝える活動を
する「塩味線維」という言い方が意味をなす。味に関する私たちの主観的な経験と,
その神経符合化との間には顕著な対応が存在する。
45
pain system 1/2
Any stimulus that is intense enough to cause tissue damage is a stimulus
for pain. It may be pressure, temperature, electric shock, or chemical
irritants. Such a stimulus causes the release of chemical sub stances in the
skin, which in turn stimulate distinct high threshold receptors (the
transduction stage). These receptors are neurons with specialized free nerve
endings, and researchers have identified several types (Brown &
Deffenbacher, 1979).
痛覚系 1/2
組織の損傷を引き起こすのに十分なくらい強いどんな刺激も,痛みの刺激である。そ
れは,圧力であるかもしれないし,温度であるかもしれないし,電気ショックであるかも
しれないし,化学的な刺激物であるかもしれない。そのような刺激は,皮膚の中で化
学物質の放出を引き起こし,次に,その化学物質が,識別能力のある同値の高い受
容器を刺激する(変換過程)。これらの受容器は,特殊化した自由神経終末を有する
ニューロンであり,研究者はいくつかの型を認定している(Brown & Deffenbacher,
1979)。
pain system 2/2
46
With regard to variations in the quality of pain, perhaps the most important
distinction is between the kind of pain we feel immediately upon suffering an
injury, called phasic pain, and the kind we experience after the injury has
occurred, called tonic pain. Phasic pain is typically a sharp, immediate pain that
is brief in duration (it rapidly rises and falls in intensity), whereas tonic pain is
typically a dull and long-lasting pain. If you sprain your ankle, you immediately
feel a sharp undulating pain (phasic pain), but after a while you start to feel the
steady pain caused by the swelling (tonic pain). The two kinds of pain are
mediated by two distinct neural pathways, and these pathways eventually reach
different parts of the cortex (Melzack, 1990).
痛覚系 2/2
痛みの質の変化に関しては,おそらく最も重要な区別は,一過性の痛み(phasic pain)と呼ば
れ,けがをするや否やただちに感じるたぐいの痛みと,「持続性の痛み」と呼ばれ,けがをした後
で経験するたぐいの痛みである。一過性の痛みは,通常,持続時間が短く(急速に強度が上昇
し下降する),鋭い,直後の痛みである。一方,持続性の痛み(tonic pain)は,通常,鈍く長く持
続する痛みである。足首をくじくと,ただちに,鋭い,うねるような痛み(一過性の痛み)を感じる
が,しばらくすると,腫れによって引き起こされた,絶え間ない痛み(持続性の痛み)を感じ始め
る。その2種類の痛みは,二つの別個の神経伝導路に媒介され,これらの伝導路は最終的に皮
質の異なる部分に達する(Melzack, 1990)。
47
gate control theory of pain 1/2
According to this theory, the sensation of pain requires not only that pain
receptors on the skin be active but also that a "neural gate" in the spinal
cord be open and allow the signals from the pain receptors to pass to the
brain (the gate closes when critical fibers in the spinal cord are activated).
Because the neural gate can be closed by signals sent down from the cortex,
the perceived intensity of pain can be reduced by the person's mental state.
痛みの関門制御説 1/2
この理論によれば,痛みの感覚は,皮膚上の痛覚受容器が活性状態にあるのみなら
ず,脊髄の「神経関門」が開いて痛覚受容器からの信号が脳へ通過するのを許すこ
とも必要とする(神経関門は,脊髄内のきわめて重要な艨維が活性化されるときには
閉じられる)(Melzack & Wall, 1982; 1988)。神経関門は,皮質から送られてきた信
号によって閉じることができるので,痛みの知覚された強度は,その人の心的状態に
よって減少させることができる。
48
gate control theory of pain 2/2
What exactly is the "neural gate"? It appears to involve a region of the
midbrain called the periaqueductal gray, or PAG for short. Neurons in the
PAG are connected to other neurons that inhibit cells that would normally
carry the pain signals arising in the pain receptors. So when the PAG
neurons are active, the gate is closed; when the PAG neurons are not active,
the gate is open.
痛みの関門制御説2/2
「神経関門」とは正確には何であろうか。神経関門は,脳水管周囲の灰色部分
(periaqueductal gray),あるいは,略してPAGと呼ばれる中脳の一領域を含むよう
に思われる。PAG内のニューロンは,通常は,痛覚受容器で生じた痛みの信号を伝
える細胞を抑制するほかのニューロンに結合している。それで,PAGニューロンが活
性状態にあるときには神経関門が閉じ,PAGニューロンが活性状態にないときには
神経関門が開いている。
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第14章