文字や単語、文章は、情報を伝える手段として評価されすぎるきらいがある。というのも、実は人間の脳は声のピッチやイントネーションからも、言葉の意味を読み取ることができるのだ。

例えば、語尾が上がる調子で言うとどんな文章も疑問形に聞こえる。文章において強調する部分を変えても意味が変わる。「“トムとレイラ”が船をもってきた」といえば、船をもってきたのはどのカップルでもなく、トムとレイラだったことをはっきり説明することになる。「トムとレイラが“船”をもってきた」と言えば、友だちが買ったのは車でもオフロードバイクでもポニーでもないと強調していることになる。

ピッチは重要だ。あなたの脳の細胞がそれを証明している。8月に『Science』に掲載された新しい研究結果によると、話し声における口調の変化を認識するニューロンが発見された。

いくつかは上向きの、ほかは下向きの変化に合わせて調整されており、また別のいくつかは音の調子が上がったときと下がったときにだけ反応する。しかもこれらの細胞は、絶対音感のために訓練されているわけではない。つまり、AシャープとDフラットの違いは区別できないのだ。

しかし、同細胞群はそれぞれの声をそれ自体に基づかせて相関的な変化を聴きとっている。この発見は、わたしたちの脳がどのようにして音から意味を引き出すかを理解するうえで、科学者に大きな飛躍をもたらしたといえる。

「人間がいかに音から意味を読み取ること優れているかを、人々は当たり前のことのように考えていると思います」と、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の脳神経外科医であり、同研究の主導著者であるエドワード・チャンは話す。それもそのはずだ。考えていることを文字として記録し始める何千年も前から、人は「音」でコミュニケーションしてきたのだから。

過去の研究において、チャンと数人の共同研究者たちは、人間の脳は子音と母音の音を選び出すことに特化した細胞をもっていることを証明した。しかし、声に出して行われるコミュニケーションには、文字や言葉が連ねられる順番を超越するニュアンスが含まれる。例えば、人間が声を上向きや下向きに変調すると、言葉や言い回しが強調される。

「これらの相違点は非常に重要です。なぜなら、これは言葉自体を変えることなく、言葉の意味を変えているわけですから」とチャンは話す。チャンと新しい研究者たちは、これはイントネーションのために調整されたニューロンが存在するからだと理由づけている。

声のピッチのために調整されたニューロン

答えを見つけるには、脳への直接的なアクセスが必要だった。脳の機能をマッピングする有名（ときに有害）な方法である機能的MRIは、非侵襲性であり、また脳全体を一度に見ることを可能にする。ただし、信号が非常に遅い。そこで彼らは協力に合意した何人かのてんかん患者のうち、頭蓋骨の下に電極を埋め込んだ人々を集めた。

電極があれば、発作が厳密にどこを源に発生しているのか正確に見つけ出し、しかもそれをミリ秒単位で行える。「正確にどこから発作が発生しているかを特定できれば、てんかんを治療できる場合もあります」とチャンは話す。音声信号がどのように脳に走るかを探しているなら、そのミリ秒単位の分析は大きな強みとなる。

チャンたちはこれらの電極を装着した患者のなかから、文章を繰り返し何度も何度も聴く実験に参加する10人を募った。文章は全部で4つあり、「人間は心からの行動を重んじる」「映画には最小限の活力が必要だ」「トナカイは視覚的な動物だ」「弁護士は関係する意見を述べる」という、どれも単純なものだった。

研究者らは各文章を、1つは男性で2つは女性という、3つの異なる声を使って録音し、さらに4つの異なるイントネーションパターンを使った。1つ目のイントネーションは中立的（『フェリスはある朝突然に』の経済学の先生が「ビューラー…ビューラー…ビューラー…」と呼びかけるシーンを想像してほしい）。そこから趣が与えられた。2つ目のイントネーションは最初の言葉を強調（「“人間”は心からの行動を重んじる」）し、3つ目は3番目の言葉を強調（「人間は“心からの”行動を重んじる」）した。最後のイントネーションは、質問するような上向きの調子だ。

データを分析すると、脳は子音と母音のために調整されたものとは性質が異なる、ピッチのために調整された特定のニューロンをもつことが見て取れた。「このことからわかるのは、耳と脳が音声信号を読み取り、異なる要素へと分解し、そして異なる意味を引き出す処理をしていることです」とチャンは言う。

こうした機能は、単一の信号に多数の解釈可能な要素を含ませることで、コミュニケーションをさらに効率よくする目的で発達したのかもしれないとチャンは語る。社会的であることにおいて、人間に及ぶほどの動物はいないのだ。

そして、さらにおもしろいことがあった。ピッチのために調整されたこれらのニューロンは、実際にイントネーションを洞察するために“飛び回って”いるのだ。これらの細胞は、入ってくる音声のための基準となるピッチを設定し、そこから上向きや下向きのピッチを処理する。音楽家にとって、おそらくこれは驚きではないだろう。旋律のキーをひとつ上、または下に移行するようなものなのだから。

人間の脳は絶対音感のために訓練されたニューロンももっている。これはおそらく、騒々しい群衆から個別の声を特定することなどに役立つだろう。「さまざまな音があふれる騒がしいバーのような場所で会話をすることにおいて、人間がいかに優れているかを人々は当たり前のように捉えていると思います」とチャンは語る。

次にチャンは、頭部全体へと研究対象を広げようとしている。すなわち、脳がどのようにほかの器官と連携して、イントネーションを制御するのかを理解したいのだという。これは脳の電極を観察するだけでなく、声帯や喉頭を制御する筋肉も観察することを意味している。

「制約のひとつは、声帯や喉頭と協調して唇や顎、舌などがどう動くのか、簡単には観察できないことです」とチャンは言う。話し声がどれだけ大きく明瞭であったとしても、脳の力を借りなくては意味を伝えることなどできないのだ。