言葉がヒトの匂いの脳内情報処理に与える影響

東京大学大学院農学生命科学研究科の岡本雅子准教授、東原和成教授、大阪大学大学院生命機能研究科の西本伸志教授、情報通信研究機構（NICT（エヌアイシーティー））未来ICT研究所脳情報通信融合研究センターの黄田育宏副室長らの研究グループは、超高磁場のfMRIを用いた検証を行い、同じ匂いを嗅いでも、異なる言葉ラベルを与えられると、匂いの感じ方、および一次嗅覚野の脳活動が変化することを明らかにしました。

匂いの感じ方は、鼻腔に取り込まれた匂い物質の種類だけで決まるわけではなく、言葉ラベルなどにより、その匂いを何の匂いと思って嗅ぐかが変わると、変わることが知られています。一方で、言葉ラベルが脳内での匂いの情報処理にどのような影響を与えるのかについては十分に解明されていませんでした。

匂いの脳内情報伝達経路の中でも上流に位置する一次嗅覚野に言葉ラベルの影響があったことは、ヒトにおける匂いの脳内情報処理機構を包括的に理解するための足がかりとなることが期待されます。また、産業応用の面においては、今回用いられた脳活動から匂いの微細な違いを読み出す技術が、香料のもたらす印象を予測する技術へとつながることが期待されます。

ヒトは言語を介して世界を認識できます。一方で、世界を言語化することで思い込みが生じて認識が変化することもあり、特に匂いの感じ方は匂いを表す言葉（当原稿では「言葉ラベル」と呼ぶ）の影響を強く受けることが知られています。言葉ラベルがヒトの匂いの脳内情報伝達に与える影響を解明することは、ヒトが世界をどのように認識するのかを理解する上で重要な足がかりとなりますが、言葉ラベルが脳情報処理に与える影響は十分に解明されていません。匂いの感じ方との密接な関係が知られる脳領域として一次嗅覚野が挙げられますが、これまでの研究では、言葉ラベルの影響は一次嗅覚野より下流の脳領域（前頭眼窩野や前帯状皮質）において報告されていました。一次嗅覚野におけるラベルの影響が明らかになっていなかった理由の1つには、一次嗅覚野が非常に小さい領域であるため、ラベルの影響を検出するのが難しかった可能性が考えられます。

そこで、本研究では高解像度な計測が可能な超高磁場fMRIを用い、従来よく用いられてきた3ミリメートル角の解像度と比較すると27倍の解像度にあたる1ミリメートル角の空間解像度で一次嗅覚野の脳活動を検証しました。同じ匂いに対して異なる思い込みを与えるために、1つの匂いに対して、その匂いの名前として違和感のない2つの言葉ラベルをそれぞれ同時に呈示しました（図）。また、この実験系で匂いの感じ方が変化するのかを検証するために、言葉でラベルされた匂いの主観的な感じ方の違いについて評定を行いました。

まず主観評定を検証したところ、同じ匂いに対して同じ言葉がラベルされた場合に比べて、2つの異なる言葉がラベルされた場合の方が、匂いをより違って感じることが示されました（図）。このことから、同じ匂いであっても異なる言葉ラベルが与えられると匂いの感じ方が変化することが示されました。

次に一次嗅覚野の脳活動に対して脳情報デコーディング解析を行ったところ、同じ匂いに対して2つの異なる言葉がラベルされた場合に、その活動の空間的なパターンが異なることが示されました（図）。このことから、同じ匂いであっても異なる言葉ラベルが与えられると一次嗅覚野の活動が変化することが示されました。

最後に、一次嗅覚野の活動が言葉によって変化するメカニズムを探るために、一次嗅覚野と嗅覚野以外の脳領域について機能的結合解析をしたところ、一次嗅覚野と言葉や記憶の処理に関わる脳領域とが連携して機能していることが示唆されました。

これらの成果によって、ヒトの匂いの脳内情報処理の一端が明らかになりました。匂いの脳内情報伝達経路の中でも上流に位置する一次嗅覚野に言葉ラベルの影響があったことは、ヒトにおける匂いの脳内情報処理機構、ひいてはヒトがどのように世界を認識するのかを包括的に理解するための足がかりとなることが期待されます。また、産業応用の面においては、今回用いられた脳活動から匂いの微細な違いを読み出す技術が、香料のもたらす印象を予測する技術への足がかりになることが期待されます。

本研究は、科研費「特別研究員奨励費（課題番号：JP21J13615）」、「新学術領域研究（研究領域提案型）（課題番号：JP18H05522、JP18H04998）」、「学術変革領域研究（A）（課題番号：JP21H05808）」、JST ERATO JPMJER1801、JST 未来社会創造事業 JPMJMI19D1の支援により実施されました。