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

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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。