霊長類の発声メカニズムの多様性とヒト発声の進化プロセスに関する医工生物学融合研究

• 研究課題/領域番号: 16H04848
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 自然人類学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 西村 剛 京都大学, 霊長類研究所, 准教授 (80452308)
• 研究分担者: 徳田 功 立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389) ; 香田 啓貴 京都大学, 霊長類研究所, 助教 (70418763) ; 森本 直記 京都大学, 理学研究科, 助教 (70722966) ; 伊藤 毅 京都大学, 霊長類研究所, 助教 (20711485)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円); 2018年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
• キーワード: 人類学 / 行動学 / 進化 / 動物 / 生物・生体工学 / 声帯振動 / 音声生理 / サル類 / 生物・生工学 / ヘリウム音声 / 喉頭 / 吹鳴実験

研究成果の概要

声帯振動のEGG解析により、ニホンザルは音声の種類により異なる声帯振動パターンを使い分け、歌声のパターンで会話していることを示した。また、音声と手の操作の条件付け訓練過程の比較解析で、発声の訓練には長期間を要し、かつ発声の随意制御が手のものとは異なる認知的、神経科学的メカニズムでなされていることを示した。また、テナガザルの喉頭器官の解剖学的研究では、声帯を構成する筋が貧弱である一方、声帯の弾性を大きく高める外喉頭筋は発達していることを示し、歌声的な発声への適応を明らかにした。このように、サル類にみられる発声の多様性を、個体内、種間それぞれに、異なる手法を併用して示すことに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

サル類にみられる発生様式の多様性を示し、それをうみだす機構として、声帯に付属する構造である仮声帯や声帯膜などの振動による音源生成と加工の重要性を実験的、理論的に示した。多くの成果の中で、ニホンザルがコミュニケーションの音声に、歌声の声帯振動を用いているという研究成果は、サル類にはヒトとは異なった音声生理学的特性とその形態適応が備わっており、それらの進化的変化が話しことばの進化に大きく貢献したことを示唆する。

研究成果

• [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)
• [国際共同研究] ウィーン大学(オーストリア)
• [国際共同研究] ウィーン大学(オーストリア)
• [国際共同研究] アングリア・ラスキン大学(英国)
• [国際共同研究] リヨン大学サン・テティエンヌ校(フランス)
• [国際共同研究] ウィーン大学(オーストリア)
• [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)
• [国際共同研究] リヨン大学(フランス)
• [雑誌論文] The descended larynx and the descending larynx (2018)
  • 著者名/発表者名: NISHIMURA TAKESHI
  • 雑誌名: Ａｎｔｈｒｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 126 号: 1 ページ: 3-8
  • DOI: 10.1537/ase.180301
  • NAID: 130006721687
  • ISSN: 0918-7960, 1348-8570
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Preface to the Featured Reviews: new studies for understanding the evolutionary process of human speech (2018)
  • 著者名/発表者名: NISHIMURA TAKESHI
  • 雑誌名: Ａｎｔｈｒｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 126 号: 1 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1537/ase.180308
  • NAID: 130006721723
  • ISSN: 0918-7960, 1348-8570
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] From hand to mouth: monkeys require greater effort in motor preparation for voluntary control of vocalization than for manual actions (2018)
  • 著者名/発表者名: Koda Hiroki、Kunieda Takumi、Nishimura Takeshi
  • 雑誌名: Royal Society Open Science 巻: 5 号: 11 ページ: 180879-180879
  • DOI: 10.1098/rsos.180879
  • NAID: 120006546807
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Japanese macaque phonatory physiology (2018)
  • 著者名/発表者名: Herbst Christian T.、Koda Hiroki、Kunieda Takumi、Suzuki Juri、Garcia Maxime、Fitch W. Tecumseh、Nishimura Takeshi
  • 雑誌名: The Journal of Experimental Biology 巻: 221
  • DOI: 10.1242/jeb.171801
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] (2018). Femoral ontogeny in humans and great apes and its implications for their last common ancestor (2018)
  • 著者名/発表者名: Morimoto, N., Nakatsukasa, M., Ponce de Leon, M. S., Zollikofer, C. P. E.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 1930-1930
  • DOI: 10.1038/s41598-018-20410-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Non-linear dynamics in mammalian voice production (2018)
  • 著者名/発表者名: Tokuda IT
  • 雑誌名: Ａｎｔｈｒｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 126 号: 1 ページ: 35-41
  • DOI: 10.1537/ase.171130
  • NAID: 130006721712
  • ISSN: 0918-7960, 1348-8570
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nasalization by Nasalis larvatus : Larger noses audiovisually advertise conspecifics in proboscis monkeys (2018)
  • 著者名/発表者名: Koda, H., Murai, T., Tuuga, A., Goossens, B., Nathan, S., Stark, D. J., Ramirez, D. A. R., Sha, J. C. M., Osman, I., Sipangkui, R., Seino, S., & Matsuda, I.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 4 号: 2
  • DOI: 10.1126/sciadv.aaq0250
  • NAID: 120006401710
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Experimental study on level difference between left and right vocal folds (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimamura R and Tokuda I
  • 雑誌名: Acoustical Science and Technology 巻: 38 号: 5 ページ: 264-267
  • DOI: 10.1250/ast.38.264
  • NAID: 130006039446
  • ISSN: 0369-4232, 1346-3969, 1347-5177
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of level difference between left and right vocal folds on phonation: Physical experiment and theoretical study (2017)
  • 著者名/発表者名: Tokuda IT and Shimamura R
  • 雑誌名: Journal of the Acoustical Society of America 巻: 142 号: 2 ページ: 482-492
  • DOI: 10.1121/1.4996105
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Grasshopper mice employ distinct vocal production mechanisms in different social contexts (2017)
  • 著者名/発表者名: Pasch B, Tokuda IT and Riede T
  • 雑誌名: Proceedings of the Royal Society B 巻: 284 号: 1859 ページ: 20171158-20171158
  • DOI: 10.1098/rspb.2017.1158
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Speech-like orofacial oscillations in stump-tailed macaque (Macaca arctoides) facial and vocal signals. (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Toyoda, T Maruhashi, S Malaivijitnond, H. Koda.
  • 雑誌名: American Journal of Physical Anthropology 巻: 164 号: 2 ページ: 435-439
  • DOI: 10.1002/ajpa.23276
  • NAID: 130006998773
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ヒト言語に見られる音韻論的固有性の霊長類起源はどのように探求されるべきだろうか？ (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Koda
  • 雑誌名: 音声研究 巻: 21 号: 1 ページ: 16-22
  • DOI: 10.24467/onseikenkyu.21.1_16
  • NAID: 130006075992
  • ISSN: 1342-8675, 2189-5961
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Experimental study on synchronization of sound-coupled electronic metronomes (2017)
  • 著者名/発表者名: Kada H, Tokuda IT
  • 雑誌名: Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE 巻: 8 号: 1 ページ: 15-24
  • DOI: 10.1587/nolta.8.15
  • NAID: 130005239860
  • ISSN: 2185-4106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental study on synchronization of sound-coupled electronic metronomes (2017)
  • 著者名/発表者名: Kada H, Kondo K, Sumino S, Tokuda IT
  • 雑誌名: Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE 巻: 8 ページ: 15-24
  • 査読あり
• [雑誌論文] Goal attribution to inanimate moving objects by Japanese macaques (Macaca fuscata) (2017)
  • 著者名/発表者名: Atsumi T, Koda H, Masataka N
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 40033-40033
  • DOI: 10.1038/srep40033
  • NAID: 120005997789
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 嚥下と話しことばの進化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西村剛
  • 雑誌名: バイオインテグレーション学会誌 巻: 6 ページ: 27-30
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Validating Stereo-Endoscopy with a Synthetic Vocal Fold Model (2016)
  • 著者名/発表者名: K.A.Stevens, R. Shimamura, H. Imagawa, K.-I. Sakakibara, I.T.Tokuda
  • 雑誌名: Acta Acustica united with Acustica 巻: 102 号: 4 ページ: 745-751
  • DOI: 10.3813/aaa.918990
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Exploring metameric variation in human molars: a morphological study using morphometric mapping (2016)
  • 著者名/発表者名: Morita W, Morimoto N, Ohshima H
  • 雑誌名: J Anat 巻: in press 号: 3 ページ: 343-355
  • DOI: 10.1111/joa.12482
  • NAID: 120006414207
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Japanese monkeys (Macaca fuscata) quickly detect snakes but not spiders: evolutionary origins of fear-relevant animals (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawai N, Koda H
  • 雑誌名: Journal of Comparative Psychology 巻: 130 号: 3 ページ: 299-303
  • DOI: 10.1037/com0000032
  • NAID: 120005855939
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effective Suppression of Pathological Synchronization in Cortical Networks by Highly Heterogeneous Distribution of Inhibitory Connections (2016)
  • 著者名/発表者名: Hisashi Kada, Jun-nosuke Teramae, and Isao T. Tokuda
  • 雑誌名: Frontiers in Computational Neuroscience 巻: 10 ページ: 109-109
  • DOI: 10.3389/fncom.2016.00109
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The vocal repertoire of Tibetan macaques (Macaca thibetana): A quantitative classification (2016)
  • 著者名/発表者名: Bernstein SK, Sheeran LK, Wagner RS, Li JH, Koda H
  • 雑誌名: American Journal of Primatology 巻: 78 号: 9 ページ: 937-949
  • DOI: 10.1002/ajp.22564
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Similarities and differences of femoral diaphyseal ontogeny in modern humans and Neanderthals (2019)
  • 著者名/発表者名: Morimoto, N., Ponce de Leon, M., Golovanova, L., Doronichev, V., Akazawa, T., Kondo, O., Zollikofer, C.P.E.
  • 学会等名: The 88th Annual meeting of the American Association of Physical Anthropologists
  • 国際学会
• [学会発表] 甲状軟骨引張装置を用いた摘出喉頭の吹鳴実験 (2019)
  • 著者名/発表者名: 王海洋，本岡昌憲，石村憲意，Herbst Christian，西村剛，徳田功
  • 学会等名: 日本音響学会2019年春季研究発表会
• [学会発表] 仮声帯振動を模擬する物理モデルの構築 (2019)
  • 著者名/発表者名: 皆本拓哉，前田拓也，石村憲意，徳田功
  • 学会等名: 日本音響学会2019年春季研究発表会
• [学会発表] 非定常流れにおける声門内圧時間変化の実験計測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大塚泰介，本田拓人，村田哲也，徳田功，Van Hirtum Annemie，Pelorson Xavier
  • 学会等名: 日本音響学会2019年春季研究発表会
• [学会発表] Comparative morphology of the laryngeal muscles in hylobatids using a high-resolution MRI (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, T., Nomura, Y., Imai, H. & Matsuda, T.
  • 学会等名: The 12th Evolution of Language International Conference
  • 国際学会
• [学会発表] マカクザルの発声メカニズムに関する実験的研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村剛, クリスチャン・ヘルブスト, 香田啓貴, 國枝匠, 鈴木樹理, 兼子明久, マキシム・ガルシア, 徳田功 & W・テカムセ・フィッチ
  • 学会等名: 第34回日本霊長類学会大会
• [学会発表] マカクザルの発声メカニズムの特徴について (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村剛, クリスチャン・ヘルブスト, 香田啓貴, 國枝匠, 鈴木樹理, 兼子明久, マキシム・ガルシア, 徳田功 & W・テカムセ・フィッチ
  • 学会等名: 第72回日本人類学会大会
• [学会発表] ネアンデルタールとサピエンス：大腿骨のマクロ形態の発生パターンの比較 (2018)
  • 著者名/発表者名: 森本直記, Ponce de Leon M, Golovanova L, Doronichev V, 赤澤威, 近藤修, Zollikofer CPE
  • 学会等名: 第72回日本人類学会大会
• [学会発表] 音源-フィルタ相互作用の声帯物理モデルに及ぼす非線形効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 徳田功, 右松希心
  • 学会等名: 電子情報通信学会複雑コミュニケーションサイエンス(CCS)研究会
• [学会発表] サルの音声発達における制約とヒト発話を接続しうるもの (2018)
  • 著者名/発表者名: 香田啓貴
  • 学会等名: 日本赤ちゃん学会第18回学術集会
• [学会発表] 声帯レプリカモデルを用いた音源-フィルタ相互作用による非線形現象の観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 右松希心, 土部舜介, 徳田功
  • 学会等名: 日本音響学会2018年春季研究発表会
• [学会発表] 声帯レプリカモデルを用いた左右声帯のレベル差による発声への影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 井上翔一朗, 竹内崚, 右松希心, 徳田功
  • 学会等名: 日本音響学会2018年春季研究発表会
• [学会発表] ヒトの話しことばとサルの音声 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西村剛
  • 学会等名: 日本音響学会2017年春季研究発表会
  • 発表場所: 明治大学, 川崎, 神奈川
  • 年月日: 2017-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] 声帯レプリカモデルを用いた音源-フィルター相互作用の共鳴物理実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 右松希心，若園拓也，徳田功
  • 学会等名: 日本音響学会2017年春季研究発表会
  • 発表場所: 明治大学, 川崎, 神奈川
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 左右声帯レベル差の発声への影響に関する物理実験：声道による音響効果の検証 (2017)
  • 著者名/発表者名: 嶋村涼, 徳田功
  • 学会等名: 日本音響学会2017年春季研究発表会
  • 発表場所: 明治大学, 川崎, 神奈川
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Voice physiology and its flexibility in macaques (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishimura T
  • 学会等名: SPIRITS Program workshop “Biology and Evolution of Speech”
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto, Kyoto
  • 年月日: 2017-02-23
  • 国際学会
• [学会発表] Is volitional control of macaque vocalizations really homologous with those of human speech? (2017)
  • 著者名/発表者名: Koda H
  • 学会等名: SPIRITS Program workshop "Biology and Evolution of Speech"
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto, Kyoto
  • 年月日: 2017-02-23
  • 国際学会
• [学会発表] Nonlinear dynamics of animal vocalization (2017)
  • 著者名/発表者名: Tokuda IT
  • 学会等名: SPIRITS Program workshop "Biology and Evolution of Speech"
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto, Kyoto
  • 年月日: 2017-02-23
  • 国際学会
• [学会発表] テナガザルの声帯の機能適応に関する三次元形態学的分析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野村嘉孝, 西村剛, 今井宏彦, 松田哲也
  • 学会等名: 第71回日本人類学会大会
• [学会発表] ベニガオザルの表情に観察される発話相同な周期的運動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 香田啓貴, 豊田有, 丸橋珠樹, MALAIVIJITNOND Suchinda
  • 学会等名: 第33回日本霊長類学会大会
• [学会発表] 発話能力の進化史の推定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 香田啓貴
  • 学会等名: 京都大学霊長類研究所第47回ホミニゼーション研究会「言語の生物学と進化」
• [学会発表] Computed fluid dynamics of air conditioning in the nasal passage of chimpanzee (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishimura T
  • 学会等名: The 2nd Kyoto-Swiss Symposium 2016
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto, Kyoto
  • 年月日: 2016-11-14
  • 国際学会
• [学会発表] Mapping ape skeleton: how did human-specific features evolve? (2016)
  • 著者名/発表者名: Morimoto N
  • 学会等名: The 2nd Kyoto-Swiss Symposium 2016
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto, Kyoto
  • 年月日: 2016-11-14
  • 国際学会
• [学会発表] マクロ形態の発生：ヒトと大型類人猿の長骨形態とロコモーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 森本直記
  • 学会等名: 第70回日本人類学会大会
  • 発表場所: NSG学生総合プラザSTEP, 新潟, 新潟
  • 年月日: 2016-10-10
• [学会発表] Hunting fossils in Kenya and its implications for human evolution (2016)
  • 著者名/発表者名: Morimoto N
  • 学会等名: Kenya-Africa Day 2016
  • 発表場所: Okayama University, Okayama, Okayama
  • 年月日: 2016-10-06
  • 国際学会
• [学会発表] Comparative morphology of the larynx in the hylobatids using a high-resolution MRI (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishimura T, Imai H, Matsuda T
  • 学会等名: Joint meeting of the International Primatological Society and the American Society of Primatologists
  • 発表場所: Navy Pier, Chicago, USA
  • 年月日: 2016-08-25
  • 国際学会
• [学会発表] Comparative morphology of the glottis in the hylobatids using a high-resolution MRI (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishimura T, Imai H and Matsuda T
  • 学会等名: The 85th Annual Meeting of the American Association of Physical Anthropologists
  • 発表場所: Atlanta Marriott Marquis, Atlanta, USA
  • 年月日: 2016-04-15
  • 国際学会
• [図書] Gibbon songs: understanding the evolution and development of this unique form of vocal communication. In The Evolution of Gibbons and Siamang: Molecular Phylogeny, Morphology, and Cognition of Asia’s Small Apes. (U.H. Reichard. et al. eds.), pp 349-359. (2016)
  • 著者名/発表者名: Koda H
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: Springer
• [学会・シンポジウム開催] SPIRITS Program workshop "Biology and Evolution of Speech" (2017)
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto