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ミスマッチ陰性電位（MMN ）またはミスマッチフィールド（MMF ）は、一連の刺激における異常刺激に対する事象関連電位（ERP）の構成要素である。これは脳の電気活動から生じ、認知神経科学および心理学の分野で研究されている。これはあらゆる感覚系で発生する可能性があるが、聴覚と視覚について最も頻繁に研究されており、後者の場合はvMMNと略される。[1] (v)MMNは、反復的な一連の刺激におけるまれな変化の後に発生する（この場合には、シーケンス全体がオドボールシーケンスと呼ばれる）。たとえば、まれに生じる逸脱した(d)刺激が、頻繁に生じる一連の標準的(s)刺激の間に散在することがある（例：ssssssssdsssssdsssd ssss ...）。聴覚において、異常音は、音程、持続時間、音量、位置などの1つ以上の知覚特性において標準音と異なる場合があります。[2] MMNは、人がシーケンスに注意を払っているかどうかに関係なく誘発される可能性があります。[3]聴覚シーケンス中、人は無音の字幕付き映画を読んでいるか、または観ている場合でも、明確なMMNを示すことができます。視覚刺激の場合、MMNは、反復的な一連の画像がまれに変化した後に発生します。
MMN は脳波(EEG)における不一致応答を指します。MMF または MMNM は脳磁図(MEG) における不一致応答を指します。
歴史
聴覚MMNは1978年にオランダのTNO知覚研究所のリスト・ナタネン、AWK・ガイヤール、S・マンティサロによって発見されました。[4]
視覚的MMNの最初の報告は1990年にRainer Cammerによってなされました。[5]視覚的MMNの開発の歴史については、Pazo-Alvarez et al. (2003)を参照してください。[6]
特徴
MMNは、規則的な刺激のシーケンス内の逸脱に対する反応です。したがって、実験設定では、刺激が多数対1の比率で提示されたときに生成されます。たとえば、ssssssdssssdss s...という一連の音では、dが逸脱または変わった刺激であり、MMN反応を引き起こします。被験者が刺激に意識的に注意を払っていなくても、ミスマッチ陰性が発生します。[4]感覚刺激特徴の処理は、人間が反応や行動を決定する上で不可欠です。環境の行動に関連する側面が脳内で正しく表現されない場合、生物の行動は適切ではありません。これらの表現がなければ、たとえば話し言葉を理解する能力は深刻に損なわれます。したがって、認知神経科学は、感覚情報処理の脳メカニズム、つまり認知の感覚的前提条件を理解することの重要性を強調してきました。残念ながら、得られたデータのほとんどは、これらの刺激表現の正確さを客観的に測定することができません。[7]さらに、最近の認知神経科学は、そのような尺度を抽出することに成功したようです。これは、Näätänen、Gaillard、およびMäntysalo（1978）によって最初に報告された、事象関連電位（ERP）の構成要素であるミスマッチ陰性電位（MMN）です。[4] MMN研究の詳細なレビューは、Näätänen（1992）[7]に記載されていますが、他の最近のレビューでは、MMNの生成メカニズム、[8]その磁気対応物であるMMNm（Näätänen、Ilmoniemi＆Alho、1994）、[9]およびその臨床応用に関する情報も提供されています。[10]
聴覚MMNは、ピッチ、強度、または持続時間の逸脱に反応して発生することがあります。聴覚MMNは前頭中心陰性電位で、一次および非一次聴覚皮質に発生源があり、典型的な潜時は逸脱刺激の開始後150～250ミリ秒です。発生源には下前頭回や島皮質も含まれます。[11] [12] [13] MMNの振幅と潜時は、逸脱刺激が標準刺激とどれだけ異なるかに関係しています。逸脱が大きいと、より早い潜時でMMNが誘発されます。逸脱が非常に大きい場合、MMNはN100と重なることもあります。 [ 14]
視覚的 MMN は、色、大きさ、持続時間などの面での逸脱に反応して発生することがあります。視覚的 MMN は、一次視覚皮質に発生源を持つ後頭陰性電位で、逸脱刺激の開始後、通常 150 ～ 250 ミリ秒の潜時があります。
神経言語学
類似の現象は、音に対する能動的な注意をほとんど必要としない受動的な条件下での音声刺激によって誘発されるため、神経言語知覚の研究において、参加者が特定の種類の音を神経学的に区別できるかどうかをテストするために、MMNのバージョンが頻繁に使用されています。[15] MMN応答は、胎児と新生児が音声を識別する方法を研究するために使用されています。[16] [17]音韻処理に焦点を当てたこれらの種類の研究に加えて、いくつかの研究では、MMNが統語処理に関与していることが示唆されています。 [18] これらの研究のいくつかは、MMNの自動性を直接テストしようとし、MMNをタスクに依存しない自動応答として理解するための収束的な証拠を提供しています。[19]
基本的な刺激特性について
MMNは、頻繁に発生する刺激（「標準」）とは持続時間、強度、周波数などの1つまたは複数の物理的パラメータが異なる、まれに提示される刺激（「逸脱」）によって引き起こされます。[7]さらに、音素、合成楽器の音、音色のスペクトル成分などのスペクトル的に複雑な刺激の変化によっても生成されます。また、連続する音要素が周波数、強度、持続時間のいずれかで異なる場合、時間順序の逆転によってMMNが誘発されます。逸脱した刺激パラメータを持つ刺激は、介在する標準なしで提示された場合、MMNは誘発されません。したがって、MMNは、一定の標準刺激を表す記憶痕跡と逸脱したパラメータを持つ刺激の神経コードが矛盾している場合の変化検出を反映していると示唆されています。
聴覚感覚記憶との比較
MMN データは、刺激の特徴が聴覚皮質の付近で個別に分析され、保存されているという証拠を提供するものと理解できます (詳細については、以下の理論セクションを参照してください)。MMN の動作が、以前に行動的に観察された「エコー」記憶システムと非常によく似ていることから、MMN は聴覚感覚記憶における刺激の特徴表現の非侵襲的、客観的、タスクに依存せずに測定可能な生理学的相関関係を提供していることが強く示唆されます。
注意プロセスとの関係
実験的証拠は、聴覚感覚記憶指標MMNが注意プロセスのための感覚データを提供し、本質的に注意深い情報処理の特定の側面を支配していることを示唆している。これは、MMNの潜時が聴覚環境の変化に対する行動反応のタイミングを決定するという発見に明らかである。[20]さらに、識別能力の個人差さえもMMNで調べることができる。MMNは、環境の変化に注意を切り替える脳イベントの連鎖の構成要素である。注意の指示もMMNに影響を与える。[21] [22] [23] [24] [25]
臨床研究において
MMN は、神経病理学的変化を明らかにするために、数多くの研究で文書化されてきました。現在、蓄積された証拠は、MMN が健康な脳の情報処理の基礎研究に独自の機会を提供する一方で、神経変性変化の解明にも役立つ可能性があることを示唆しています。
注意力に関係なく誘発されるMMNは、注意力の問題を含む多くの症状を持つ失読症患者や失語症患者などの臨床グループにおける聴覚弁別および感覚記憶異常を評価するための客観的な手段を提供します。最近の研究結果によると、失読症の読字障害の根底にある主な問題は、失読症患者の聴覚皮質が時間的に急速に変化する複雑な音のパターンを適切にモデル化できないことである可能性があります。[26]進行中の研究結果によると、MMNは失語症の聴覚知覚障害の評価にも使用できる可能性があります。
アルツハイマー病患者は、特に刺激間隔が長い場合に、MMN の振幅が減少します。これは、聴覚感覚記憶の範囲が狭まっていることを反映していると考えられます。パーキンソン病患者は同様の欠損パターンを示しますが、アルコール依存症患者は MMN 反応を強めるようです。この後者の一見矛盾する結果は、大量飲酒中に起こる神経適応変化によって CNS ニューロンが過剰興奮することで説明できます。
これまでに得られた結果は有望に思えますが、MMN を患者の治療の臨床ツールとして使用するには、いくつかのステップを踏む必要があります。1990 年代後半の研究の焦点は、MMN の臨床使用の開発で遭遇したいくつかの主要な信号分析の問題に取り組むことでしたが、課題はまだ残っています。しかし、現状では、MMN を使用する臨床研究により、前述の臨床障害における認知機能低下に関連する CNS 機能の変化に関する重要な知識がすでに得られています。
2010年の研究では、後に精神病エピソードを経験した統合失調症患者のグループでMMN持続時間が短縮したことが判明し、MMN持続時間が将来の精神病を予測する可能性があることを示唆しています。[27]最近の研究では、MMNが認知促進療法の文脈で統合失調症患者の治療反応を予測できるため、臨床介入におけるMMNの使用が推奨されています。[28]
理論
MMNの主流の「記憶痕跡」の解釈は、情報の特性を規定する単純な規則の違反に反応して誘発されるというものである。これは、物理的または抽象的な環境の規則性の、自動的に形成された短期的な神経モデルまたは記憶痕跡の違反から生じると考えられている。[29] [30]しかし、MMN以外に、それらの規則性の記憶表現の形成に関する神経生理学的証拠はない。[要出典]
この記憶痕跡の見方に不可欠なのは、i) 音に反応する感覚求心性ニューロン要素の集団と、ii) 標準的な刺激の神経モデルを構築し、入ってくる刺激がその神経モデルに違反するとより激しく反応して MMN を誘発する別の記憶ニューロン要素の集団があることです。
もう一つの「新鮮な求心性」の解釈[7] [31]は、記憶ニューロン要素は存在しないが、標準刺激の特性に同調した感覚求心性ニューロン要素は、繰り返し刺激を受けてもそれほど活発に反応しないというものである。したがって、逸脱者が、標準ではなく逸脱者の異なる特性に同調したニューロン要素の明確な新しい集団を活性化すると、これらの新鮮な求心性はより活発に反応し、MMNを誘発する。
3番目の見解は、感覚求心性神経が記憶ニューロンであるというものである。[32] [33]
参照
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外部リンク
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