Rhythm pattern generation in speech production and perception

Research Project

Project/Area Number	23K18475
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	橘亮輔国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (50610929)
Project Period (FY)	2023-06-30 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000) Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000) Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords	リズム生成 / 発声制御 / タッピング / 音声知覚 / 振幅包絡
Outline of Research at the Start	本研究は、発話とリズムタッピングの間の干渉現象を対象とする。この干渉現象の全体像を把握するための、網羅的な行動実験と、その神経機構を調べるための脳活動計測実験を行う。また、音声知覚においても同様にリズムタッピングとの干渉が生じるかも調べる。これらを通じて、発話と音声知覚におけるリズム生成機構の関与を明らかにするとともに、吃音や失読症などのリズム生成の問題に起因するとみられる障害の解明や治療法の検討にもつなげる。
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、言葉と音楽の両者に共通した生物学的基盤を検討する上で、リズム制御能力に着目している。特に、その決定的な証拠を示しうるものとして、発話とリズムタッピングの間の干渉現象を網羅的に調査する。そのために、タッピング動作をする効果器（手・足）やその左右による違いと、リズムパターンによる影響の違いをそれぞれ計測する。また、音声の知覚においても同様にリズムタッピングとの干渉が生じるかも調べる。加えて、発話・タッピング・音声知覚に共通して関与する脳メカニズムを調べる。これらを通じて、発話と音声知覚におけるリズム生成機構の関与を明らかにするとともに、吃音や失読症などのリズム生成の問題に起因するとみられる障害の解明や治療法の検討につなげることを狙う。 2023年度は、音響機材・運動計測機材など実験環境のセットアップを行い、予備的な実験を繰り返して実験手続きを最適化した。また、指タッピングの上下運動の軌道にも影響がでると考え、指先の速度・加速度を計測する小型センサーを開発した。加えて、音声知覚にタッピングによる干渉がおきるかを検証する予備実験を進めた。音声のリズムパターンは保存しつつ周波数解像度を低下させた劣化音声を利用して、その聴取成績でタッピングの緩衝効果を検討している。現在のところ、限定的ではあるものの想定通りの結果が得られつつある。一方、後に吃音との関連を研究する基盤として、吃音のある話者の音声データの分析を開始した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 今年度から研究代表者の所属が変わり、実験環境を再構築する必要が生じたため、発話-タッピング干渉の網羅的計測については、年度内に本実験を開始するに至らなかった。ただし、当初想定よりもより詳細にタッピング動作を祖測定するためのセンサー開発を同時に進めることができた。音声知覚については協力者の助力を得て計画通り実験を進めることができた。加えて、別の協力者の助力を得て吃音のある話者の音声データを入手し、分析を進めることができた。
Strategy for Future Research Activity	発話-タッピング干渉については、2023年度までに実験環境が整ったため、今後は本実験を速やかに開始して継続的にデータを得ていく。音声知覚実験については、引き続き協力者との連携を進め十分な規模の実験をおこなって効果を検証する。吃音との関連についての検討も引き続きすすめ、リズム生成能力と吃音程度との関係を検証する。