2022 Fiscal Year Annual Research Report
実体模型および摘出喉頭による仮声帯振動機構の解明と歌唱、医療、言語進化への展開
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20K11875
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
徳田 功 立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石村 憲意 立命館大学, 理工学部, 助教 (50779072) [Withdrawn]
西村 剛 京都大学, 霊長類研究所, 准教授 (80452308)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 仮声帯振動 / 声帯振動 / 実体模型 / 喉歌 / 摘出喉頭吹鳴実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
声帯上部に位置する仮声帯は、通常の発声では振動しない。ただし、発声障害がある場合や、特殊な歌唱を行う場合には、声帯と同時に仮声帯も振動する「声帯-仮声帯振動」が生じることが知られている。本課題では、実体模型実験と動物の摘出喉頭吹鳴実験を基軸に、発声時に仮声帯振動を引き起こすメカニズムを明らかにすることを目的として、研究を行なった。
1) 昨年度開発したシリコン製仮声帯物理モデルを、シリコン製声帯(MR I)モデルの上に設置して吹鳴実験を行った。今年度は、喉頭室の大きさを制御パラメータとして変更したところ、喉頭室が大きい場合には声帯と仮声帯の周波数比が1対1の同期現象が見られたのに対して、喉頭室が小さくなると、2対1の同期が起こることが分かった。これは仮声帯が1回振動する間に、声帯が2回振動する状態を表しており、「アンダートーン」と呼ばれる歌唱法に対応している。仮声帯および声帯の張力を変えることなく、喉頭室の変化のみでこのような音高の調整が行えることが分かり、新しい知見を得ることができた。
2)アカゲザルの摘出喉頭を撮像したCTデータに基づき、シリコン製の実体模型を作成した。吹鳴実験を行ったところ、流量および喉頭室の大きさを調整することにより、声帯と仮声帯の1対1および2対1の同期振動が起こり、条件によってはカオス的発声が起こることが分かった。これはアカゲザル摘出喉頭の吹鳴実験結果を再現しており、シリコンモデルが動物のモデルとして妥当であることを示唆している。
3) アカゲザルのIn Vivo実験で撮像された高速動画データを分析したところ、実際の生物でも、仮声帯が声帯と同期的に振動する場合があることが分かり、アカゲザルが低音を発するために、声帯-仮声帯振動を用いている可能性が示唆された。また、アカゲザルには声帯膜があり、膜が振動することで高い音を出すことが可能であることも分かった。
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Research Products
(11 results)
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[Journal Article] Evolutionary loss of complexity in human vocal anatomy as an adaptation for speech2022
Author(s)
Takeshi Nishimura, Isao T. Tokuda, Shigehiro Miyachi, Jacob C. Dunn, Christian T. Herbst, Kazuyoshi Ishimura, Akihisa Kaneko, Yuki Kinoshita, Hiroki Koda, Jaap P. P. Saer, Hirohiko Imai, Tetsuya Matsuda, Ole Naesbye Larsen, Uwe Juergens, Hideki Hirabayashi, Shozo Kojima, W. Tecumseh Fitch
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Journal Title
Science
Volume: 377
Pages: 760-763
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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