Experimental studies of the phonation in non-human primates for elucidating the speech evolution

用于阐明语音进化的非人类灵长类动物发声实验研究

基本信息

批准号：
19H01002
负责人：
西村剛
金额：
$ 29.12万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究計画の推進により、ヒトの声帯の形態が、話しことばに適応であることを明らかにした(Nishimura at al, Science, 2022)。高解像度CTデータにより、サル類25属43種を比較解析し、サル類の声帯には声帯膜が必ず付加されていることを明らかにし、それを欠くヒトの声帯は派生的であることを示した。さらに、生体サル類の声帯振動観測や摘出喉頭を用いた吹鳴実験、数値シミュレーション解析により、サル類では、声帯と声帯膜の振動の相互作用により、カオスやサブハーモニクスといった非線形現象を容易に生じることを明らかにした。その特性により、多様な音源を発生させて豊富な音声レパートリーを形成することができる。反面、音源は非連続的変化に富んで不安定である。一方、ヒトは、単純な構造により、安定した声帯振動を維持できる。その安定した音源により、刻々と変化する音声系列をクリアーに発信することが可能になった。声帯形態の進化的単純化は、多様な音源特性による音楽的要素依存の音声から音素依存の話しことばへの進化の礎であることを明らかにした。さらに、声帯と声帯膜の相互作用を解析するために、シリコンモデルで声帯と声帯膜を再現し、声帯膜の長さの変化が振動パターンに与える影響について検討した。シリコンゴムの硬さを調整し、整体の膜構造を模したモデルの作成に成功し、吹鳴実験を実施した。声帯膜が長くなるほど振動が開始するオンセット圧が下がること、また、振動が不規則になる特徴がみられた。これは、数理モデルの結果と一致するものであり、声帯膜振動の特性の詳細な解析を可能にする。

通过促进该研究计划，我们透露了人声线的形态适用于言语（Nishimura，Al，Science，2022年）。高分辨率的CT数据相对分析了43种25只猴子，表明猴子的声带总是附着在猴子的声带上，表明缺乏人类的人声绳索是衍生的。此外，通过观察活猴中的声带振动，使用切除的喉吹吹制实验以及数值模拟分析，我们透露，由于声带绳索和嗓音绳索的振荡，由于混乱和次武器等非线性现象，例如混沌和亚避风调服。这种特征允许生成各种各样的声源以形成丰富的声音曲目。另一方面，声源是高度可变且不稳定的。另一方面，由于其简单的结构，人类可以保持稳定的声带振动。这种稳定的声音源使得可以清楚地传输不断变化的音频系列。声带形态的进化简化表明，由于多样化的声音源特征，音乐元素依赖性语音与音素依赖性语音的演变。此外，为了分析声带与声带膜之间的相互作用，我们使用硅模型复制了声带和声带膜，并检查了声带膜对振动模式的变化的影响。调整了有机硅橡胶的硬度，并成功创建了模拟脊椎治疗的膜结构的模型，并进行了吹开实验。声带膜的时间越长，振动开始的发作压力越低，并且也观察到振动不规则。这与数学模型的结果一致，可以详细分析声带膜振动的性质。