7つの意味を持つ1つの文が人間の言語の謎を解き明かす

ルース・ナルは話し上手です。昔からずっとそうでした。子供の頃、母親から話す時ははっきりと発音するように教えられ、彼女はよくそれを実践し、長々と話しました。彼女はとてもおしゃべりだったので、小学校時代、友達から「ヤッキー・ルー」というあだ名をつけられました。ヤッキー・ドゥードゥルの真似が得意だったことに加え、その饒舌さも理由の一つでした。

私がこのことを知っているのは、現在高校生を教えているナルが、UCSFヘルスの神経外科医エドワード・チャンが率いる研究への参加について、楽しく多岐にわたる会話の中でそう語ってくれたからです。数年前、ナルはてんかんと診断され、チャンの担当になりました。発作の発生源を突き止めるため、ナルの脳表面に微小な電極が直接埋め込まれました。同じ頃、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の研究員でもあるチャンは、人間の脳で音程を制御する役割を担う領域を特定しようとしていました。

ピッチは、音声を通して情報を伝達する上で重要な要素です。「愛しています」というフレーズの含意は、最初の単語、2番目の単語、3番目の単語のどれを強調するかによって変化します。チャン氏は、こうした韻律のニュアンスを音声に伝える脳の領域を特定できるかどうかを調べたいと考えました。

しかし、一つ問題があった。チャンは被験者の頭蓋骨内部の電気活動を高解像度で測定する必要があったのだ。皮質電気記録法（ECoG）と呼ばれるこの研究方法は、大手術を必要とするため、治療目的で脳に電極を埋め込んだ患者の自発的な協力なしに実施されることはほとんどない。チャンにとって幸運なことに、話し言葉への深い理解を持つナルは、まさに頼りになる人物だった。

「『わあ、もちろん』と答えました。だって、人と言葉でコミュニケーションを取ることは本当に重要だから。テキストメッセージやメールといったテクノロジーは素晴らしいけれど、人と直接話すことに勝るものはないんです」とナルは言う。「言葉の裏にある情報を伝えるのは、声のトーン、強調点、感情といった耳で聞くものなんです。生徒たちによく言うんです。『何を言うかだけでなく、どう言うかが大切』って」

生理学的に、音の高さは喉頭によって制御されます。喉頭は首の先端に位置する、多機能な筋肉の塊です。呼吸から窒息防止まで、あらゆる機能に関与しています。喉頭は一般的に喉頭とも呼ばれ、声帯も収まっています。喉頭の筋肉は、声帯を寄せ集めることで音を出し、その張力を変化させることで音の高さを変えます。

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喉頭が声帯を制御するのと同様に、脳も喉頭を制御します。ここでECoGが役立ちます。脳と喉頭の関連性を研究するため、チャン氏はナル氏と、既に頭蓋内に電極アレイを埋め込んでいるてんかん患者11名を被験者として採用しました。Cell最新号に掲載されたこの研究結果は、喉頭の声帯を制御する脳領域を明らかにし、話すことができない人々がより自然でニュアンス豊かな表現を可能にする音声補綴装置への道を示しています。

チャン氏と彼のチームはまず、被験者に「私は彼女が私のお金を盗んだとは言っていない」というフレーズを複数回繰り返し、発話ごとに異なる単語を強調するように指示しました。この文、もしかしたら見覚えがあるかもしれません。インターネット、特にRedditでは、/r/mildlyinteresting、/r/whoadude、/r/todayilearnedといったサブレディットで数ヶ月おきに頻繁に登場するほど、かなり有名です。その理由は、「私は彼女が私のお金を盗んだとは言っていない」という7語の文は、どの単語を強調するかによって7つの異なる意味を持つからです。ぜひご自身で試してみてください。楽しいと思いませんか？

「この研究を発表する時は必ず、一つ一つのフレーズを丁寧に演じます。『彼女が私のお金を盗んだとは言っていません。彼女が私のお金を盗んだとは言っていません。彼女が私のお金を盗んだとは言っていません。この現象をよく知っている言語学者でさえ、この現象を面白がっています」と、この研究の筆頭著者であるバイオエンジニアのベン・ディヒター氏は語る。そして、皆さんが尋ねる前に答えると、答えはイエスだ。彼はRedditを閲覧中にこの文章を見つけたのだ。「文章が長ければ、韻律のより多様なバリエーションを見ることができます」と彼は言う。「『彼女が私のお金を盗んだとは言っていません』は、まさに完璧な刺激でした」

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ディヒター、チャン、そして彼らの同僚たちは、被験者が文章を暗唱している間の神経活動を記録しました。観察結果によると、ピッチの制御は喉頭運動皮質の背側領域に由来すると考えられ、記録された神経活動はピッチの急激な変化と関連していました。さらに興味深いのは、研究者たちがECoGを介してこのニューロン群を刺激すると、被験者の喉頭筋が反応して収縮したことです。中には自発的に発声する患者もおり、「UHHH」や「AHHHH」という声が口から勝手に溢れ出てきました。

「最初の観察で発見した部位を再び刺激し、生理学的行動を誘発するという、これは非常に巧妙な研究でした。おそらく、これがこの研究の最も大きな特徴の一つでしょう」と、アルバニー医科大学の神経科学者で、神経工学とECoG研究の専門家であるガーウィン・シャルク氏は述べている。シャルク氏はチャン氏の研究には関わっていない。単語にアクセントを置いた際に脳の特定の領域で活動が見られるからといって、その活動が音程の変化を引き起こしているとは限りません。しかし、関連するニューロンを刺激することで患者の喉頭筋を刺激することは、因果関係を強く裏付けるものです。

これは、病気や怪我で声を失った人々の発声能力を回復させる医療機器、つまり音声補綴装置の開発に向けた非常に長い道のりにおける重要な一歩です。現時点では非常に実現可能性が低いシナリオですが、このような装置は神経活動を解釈し、それを完全な文章に変換できる可能性があります。「もしピッチや韻律、あるいはアクセント（この研究では喉頭背側運動野に関連するもう一つの音声特性）を制御する補綴装置を設計したい場合、この研究結果は特に役立つ可能性があります」と、ノースウェスタン大学の神経科学者で神経工学者のマーク・スラツキー氏は述べています。スラツキー氏は神経補綴装置とリハビリテーションの専門家ですが、今回の研究には関与していません。

確かに、そのような義肢は当分の間は存在しないだろう。しかし、あなたが考えているほど長くは続かないかもしれない。「3年前に聞かれたら、これは絶対に遠い未来の話だと言っていたでしょう。しかし、ベン（ディヒター）氏や研究室の他のメンバーが、私を説得してくれました」とチャン氏は言う。彼は、近い将来、脳と機械のインターフェースによって限られた語彙が人間の脳から解読され、音声に変換されるようになると楽観視している。「私たちの研究室や他の研究室での実証結果に基づくと、実現可能だと思います」と彼は言う。「大きな課題は、そのような翻訳をあらゆる語彙にどのように一般化するかということです。」

それは別の研究で問われるべき問題だ。いや、複数の研究で問われるべき問題であり、そのほとんどはナルのようなボランティアにかかっているだろう。「人生は、自分が変えた人生によって定義されるべきだ、と私は強く信じています」と、ナルはチャンの研究に自らの脳を貸し出す決断について語る。「もし私の経験が、たとえずっと後になってからでも、誰かの役に立つなら、それは価値のあることなのです」

よく言った。

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