人間の発話のピッチを制御する脳領域が明らかに
新しい脳の研究では、声の高さを変える能力の原因となる脳の領域を特定しています。調査結果は、より自然な響きの人工喉頭を作成するのに役立つ可能性があります。
人間は、他の霊長類とは異なり、ボイスボックスまたは喉頭を持っています。
種として、私たちは感情的な反応を引き出すことができる流動的なスピーチを生み出すことができます。
これは一般的に種にとっては天の恵みですが、喉頭に問題のある個体にとっては負担です。
生まれながらに話すことができない人や、人生の後半で会話を失う人にとって、ロボット装置を使用することは非常に役立ちます。
スティーブンホーキングと彼の音声シンセサイザーは、人工喉頭を使用する人間の最も注目すべき事例の1つです。
しかし、物理学者は辞書のどの単語も話すことができましたが、彼の機械は特定の単語を強調したり、ホーキングが単に発言するのではなく質問をしているような印象を与えることができませんでした。
研究者のグループは、喉頭が機能していない人にリアルな声を与えることができるデバイスの可能性を認識しています。
カリフォルニア大学サンフランシスコ校に本拠を置くチームは、脳のどの領域が人間の発話のピッチを制御する責任があるかを決定することによって、そのような発見に向けた最初のステップを開始しました。
ピッチの重要性
ピッチを使用すると、話すときに気分や強調を伝えることができます。高音と低音は声帯の振動によって作られます。これらは、次に、屈曲する筋肉から来るひだの張力によって制御され、より速い振動を引き起こします。
ジャーナルに掲載された研究 細胞、さまざまなピッチが作成されたときにどの脳領域がアクティブ化されたかを確認することを目的としています。これは、人々がリアルタイムで話すときに人々の脳を研究することによってのみ行うことができました。
幸いなことに、上級著者のエドワードF.チャン博士は、多くのてんかん患者を扱う脳神経外科医です。彼の患者の脳の一部には、発作の原因を特定するのに役立つ極小の電極が取り付けられています。
皮質脳波検査として知られている同じ検出方法を使用して、科学者はこのてんかん患者のグループからボランティアを募集しました。
彼らは皆、次の文を繰り返すように求められました：「私は彼女が私のお金を盗んだとは決して言いませんでした。」毎回、参加者は、文の意味（および彼らの声の高さ）を変えるために、異なる単語に重点を置くように指示されました。
チームは、脳の活動を綿密に研究することにより、ピッチが変更されたときに、ある特定の脳領域（背側喉頭運動皮質）のニューロンが活性化されることを発見しました。ピッチが高くなると、そのエリアはより活発になりました。
研究者は活動を調べるだけでなく、この領域のニューロンを電気的に刺激しました。これにより喉頭の筋肉が曲がり、一部の患者では発声反応さえ引き起こしました。
参加者はまた、自分の声に耳を傾けることを経験し、それが背部で反応を引き起こしました。
義肢の開発
この結果は、科学者が人間の脳が他の人の声を模倣する方法を理解するのに役立つ可能性があります。
もちろん、これはなりすましの頭脳がどのように機能するかを説明するのにいくらか役立ちますが、それはより重要です。患者に自然な声を与え、より現実的で単調でない方法で話すことを可能にする人工喉頭を設計するのに役立つ可能性があります。
「あなたは、話者の感情的な内容を補綴物に伝えることを本当に望んでいます。私たちが伝えることの多くは私たちが何かを言う方法であるため、言葉をキャプチャするだけでは十分ではありません。」
筆頭著者ベンジャミンディヒター
研究者たちはまだ仕事を終えていません。このようなプロテーゼをどのように開発できるかを研究するとともに、彼らは脳のピッチコントロールを「リバースエンジニアリング」することも検討しています。
これは、脳の神経活動を研究するだけで、どの単語が強調されているかを予測しようとすることを意味します。
はっきりしていることが1つあります。それは、人間の声について学ぶことがもっとたくさんあるということです。
