| Project/Area Number |
19H01002
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西村 剛 京都大学, ヒト行動進化研究センター, 准教授 (80452308)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
徳田 功 立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)
宮地 重弘 京都大学, ヒト行動進化研究センター, 准教授 (60392354)
香田 啓貴 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (70418763)
森本 直記 京都大学, 理学研究科, 准教授 (70722966)
伊藤 毅 京都大学, 総合博物館, 助教 (20711485)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥45,500,000 (Direct Cost: ¥35,000,000、Indirect Cost: ¥10,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Fiscal Year 2019: ¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000)
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| Keywords | 霊長類 / 話しことば / 声帯振動 / 音声 / 喉頭 / 声帯膜 / 進化プロセス / 生態振動 |
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| Outline of Research at the Start |
話しことばと歌声では、それぞれの音声操作に適した声帯振動パターンが異なる。ヒトは話しことばのパターンに優れるが、サル類は、音声の大きさや長さ、高さ、声質など、音楽的要素の変化によってコミュニケーションをしていることから、歌声の振動パターンの操作に適した特徴を有していると期待される。本研究課題は、電気声門図や高速カメラにより、サル類の声帯振動の特性を示し、高解像度MRIにより、声帯を含む喉頭の三次元形態の特徴を明らかにする。それとの比較により、ヒトに話しことばの声帯振動パターンへの適応的特徴を見いだし、その進化プロセスを示すことで、言語と音楽の進化プロセスに音声生理学的視点を導入する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究課題での所期の目的はほぼ達成されており、2022年度中に発表したScience論文に続き、8報の論文投稿準備がすでに完了、もしくは本年度中に完了する。それらの研究成果は、話しことばは、声帯形態の単純化を含む音声器官の解剖学的特性の進化的再構築と、それら器官の運動を随意制御する神経科学的基盤の進化的変化とが、どちらかが優先するのではなく、互いに適応的関係をなしながら進化するというプロセスを強く示唆した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題での所期の目的はほぼ達成された。2023年度は、収集されたデータを着実に解析し、サル類の声帯振動に関する理論的枠組みを整理する。モデル実験結果の解析や、数値シミュレーションの解析結果の検討、電気生理学的実験をまとめて、順次論文投稿を進め、本研究課題を完遂する。
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