サル類の声帯振動特性に関する実験的研究による話しことばの進化プロセスの解明

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H01002
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 西村 剛 京都大学, ヒト行動進化研究センター, 准教授 (80452308)
• 研究分担者: 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)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 音声言語 / 霊長類的基盤 / 発声 / 喉頭

研究実績の概要

本研究では、ヒトの声帯が話しことばの振動パターンに適応的であることを明らかすることを目的とした。話しことばと歌声では、声帯振動パターンが異なる。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、サル類の声帯は歌声の振動パターンに適した特徴を有していると期待される。サル類とヒトの声帯それぞれの機能的適応を明らかにし、言語は、音楽から、もしくは音楽との共通の前駆体から進化したという仮説に音声生理学的視点を導入することを目的とした。前年度までに、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。つまり、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、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が容易に生じることを明らかにした。その生体機構学的機序を明らかにするために、声帯のシリコン模型による工学的実験系の高度化に成功し、相互作用による非線形的現象の発生機序ついて明らかにした。また、キツネザル類では、染色マイクロCT等により第二の声帯と比しうる構造を見出し、それと声帯の相互作用による音響学的効果をシリコン模型による工学的実験により明らかにした。両構造の振動により、低く大きな音声を生成するのに期していることを明らかにした。これらの成果により、ヒトの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示した。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ウィーン大学(オーストリア)
  • 国名: オーストリア
  • 外国機関名: ウィーン大学
• [国際共同研究] アングリア・ラスキン大学/ケンブリッジ大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: アングリア・ラスキン大学/ケンブリッジ大学
• [雑誌論文] Twin vocal folds as a novel evolutionary adaptation for vocal communications in lemurs (2024)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Kanta、Kanaya Mayuka、Matsushima Daisuke、Dunn Jacob C.、Hirabayashi Hideki、Sato Kiminori、Tokuda Isao T.、Nishimura Takeshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 14 ページ: 3631
  • DOI: 10.1038/s41598-024-54172-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Three-dimensional reconstruction of intrinsic tongue muscles of macaques using diffusion-weighted imaging of flash-frozen specimens (2024)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Kanta、Konoike Naho、Nishimura Takeshi
  • 雑誌名: Acoustical Science and Technology 巻: - ページ: e23.85
  • DOI: 10.1250/ast.e23.85
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ventricular fold oscillations lower the vocal pitch in rhesus macaques (2023)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Rintaro、Yoshitani Tomoki、Kanaya Mayuka、Miyachi Shigehiro、Kaneko Akihisa、Kinoshita Yuki、Nakamura Kanta、Nishimura Takeshi、Tokuda Isao T.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Biology 巻: 226 ページ: jeb245630
  • DOI: 10.1242/jeb.245630
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Investigating the dietary niches of fossil Plio-Pleistocene European macaques: The case of Macaca majori Azzaroli, 1946 from Sardinia (2023)
  • 著者名/発表者名: Plastiras Christos Alexandros、Thiery Ghislain、Guy Franck、Alba David M.、Nishimura Takeshi、Kostopoulos Dimitris S.、Merceron Gildas
  • 雑誌名: Journal of Human Evolution 巻: 185 ページ: 103454～103454
  • DOI: 10.1016/j.jhevol.2023.103454
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Comparative Histoanatomy of the Epiglottis and Pre-epiglottic Space of the Chimpanzee Larynx (2023)
  • 著者名/発表者名: Sato Kiminori、Nishimura Takeshi、Sato Kiminobu、Sato Fumihiko、Chitose Shun-ichi、Umeno Hirohito
  • 雑誌名: Journal of Voice 巻: - ページ: 2022.09.004
  • DOI: 10.1016/j.jvoice.2023.07.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybridization and its impact on the ontogenetic allometry of skulls in macaques (2023)
  • 著者名/発表者名: Ito Tsuyoshi、Kimura Ryosuke、Wakamori Hikaru、Tanaka Mikiko、Tezuka Ayumi、Nagano Atsushi J、Hamada Yuzuru、Kawamoto Yoshi
  • 雑誌名: Evolution 巻: 78 ページ: 284～299
  • DOI: 10.1093/evolut/qpad206
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 発声器官の進化と機能 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西村剛
  • 雑誌名: 音声言語医学 巻: 64 ページ: 165-171
  • DOI: 10.5112/jjlp.64.165
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ヒトの咀嚼器にみる脳と言語の進化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西村剛
  • 雑誌名: 日本咀嚼学会雑誌 巻: 33 ページ: 54-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pelvic shape change in adult Japanese macaques and implications for childbirth at old age (2023)
  • 著者名/発表者名: Morimoto Naoki、Kawada Mikaze、Tomizawa Yuma、Kaneko Akihisa、Nishimura Takeshi
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 120 ページ: e2300714120
  • DOI: 10.1073/pnas.2300714120
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 声帯膜の形状を変更した声帯物理モデルでの吹鳴実験 (2024)
  • 著者名/発表者名: 廣野凌, 小畑大樹, 吉谷友紀, 西村剛, 徳田功
  • 学会等名: 日本音響学会第151回(2024年春季)研究発表会 (拓殖大学, 東京)
• [学会発表] アカゲザルの声帯物理モデルを用いた声帯膜振動に関する研究 (2024)
  • 著者名/発表者名: 吉谷友紀, 上田可奈子, 小畑大樹, 西村剛, 徳田功
  • 学会等名: 日本音響学会第151回(2024年春季)研究発表会 (拓殖大学, 東京)
• [学会発表] Comparative histoanatomy of the epiglottis and preepiglottic space of the hominid larynx (2023)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, T. Nishimura, K. Sato, F. Sato, S.-i. Chitose and H. Umeno
  • 学会等名: The 144th Annual Meeting of the American Laryngological Association, Boston, 2023
  • 国際学会
• [学会発表] View the inside: Vocal anatomy and physiology in primates (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Nishimura
  • 学会等名: The XXV International Bioacoustics Congress Hokkaido University, Sapporo
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The anatomy and physiology of vertebrate sound production: from mechanism to function (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Nishimura
  • 学会等名: The XXV International Bioacoustics Congress Hokkaido University, Sapporo
  • 国際学会
• [学会発表] 曲鼻猿類の脳函エンドキャスト形態における多様性と進化のパターン (2023)
  • 著者名/発表者名: 豊田直人, 西村剛
  • 学会等名: 第39回日本霊長類学会大会 兵庫県民会館, 神戸
• [学会発表] テナガザルの摘出喉頭試料を用いた声帯振動実験 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西村剛, 徳田功, 吉谷友紀, 新宅勇太, Herbst C. T.
  • 学会等名: 第39回日本霊長類学会大会 兵庫県民会館, 神戸
• [学会発表] テナガザルとマカクの声帯振動特性と_響学的効果の_較 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西村剛, 宮地重弘, 徳田功, Herbst C. T., 新宅勇太, 吉谷友紀, 兼子明久, 後藤遼佑, 中野良彦
  • 学会等名: 第77回日本人類学会大会 (東北大学星陵キャンパス, 仙台)
• [学会発表] ヒトを含む霊長類の副鼻腔の機能と進化について (2023)
  • 著者名/発表者名: 西村剛
  • 学会等名: ORIENT 新時代の鼻科学を考える (オンライン, KIT STUDIO 大阪第１スタジオ)
• [学会発表] ワニうなり、サルは歌い、人はしゃべる (2023)
  • 著者名/発表者名: 西村剛
  • 学会等名: 2023オムニバス授業地球環境史学 ふじのくに地球環境史ミュージアム, 静岡
• [学会発表] ワニうなり、サルは歌い、人はしゃべる (2023)
  • 著者名/発表者名: 西村剛
  • 学会等名: 国立大学附置研究所・センター会議特別シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 歌うサル、しゃべるヒト (2023)
  • 著者名/発表者名: 西村剛
  • 学会等名: 第127回京都大学丸の内セミナー (京都大学 東京オフィス, 東京)
• [学会発表] Nonlinear dynamics and voice instability induced by vocal membranes (2023)
  • 著者名/発表者名: Tokuda I. T., Kanaya M., Obata D., Yoshitani T., Nishimura T.
  • 学会等名: 2023 Conference on Self-Organization in Voice and Speech (The National Center for Voice and Speech, Clearfiled, UT, 3 Nov.)
  • 国際学会
• [図書] 霊長類学の百科事典 3-10 霊長類の喉 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西村剛
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 丸善出版
• [図書] 霊長類学の百科事典 2-19 コロブス類の起源と進化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西村剛
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 丸善出版
• [図書] 霊長類学の百科事典 2-2 霊長類の分類 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西村剛
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 丸善出版
• [図書] 霊長類学の百科事典 2-1 霊長類の分類・系統・進化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西村剛, 荻原直道
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 丸善出版
• [備考] マダガスカルのキツネザルは声帯を２つもっていた
  • URL: https://www.ehub-kyoto-u.com/20240214-nishimura
• [備考] 高齢出産のためにサルは成長し続ける―ヒトの出産進化の解明にむけて―
  • URL: https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2023-07-18