スピーチの繰り返し

音声模倣は迅速に行われます。正常な人（音声シャドーイング中）^{[ 2 ]}と反響言語中の両方で、単語は250〜300ミリ秒以内に繰り返されます^{[ 1 ]} 。音声音節の模倣はさらに迅速に行われる可能性があります。人々は音節[ao]の2番目の音を（[ao]、[aæ]、[ai]のセットから）識別できるよりも早く模倣し始めます^{[ 3 ]} 。 実際、「[ao]の2番目の母音を検出したときに[o]にシフトを実行するだけで、それをシャドーイング応答として解釈して実行するよりもほとんど時間がかかりません」^{[ 3 ]} 。神経生物学的には、これは「音声分析の初期段階では、音声生成に必要な情報に直接変換できる情報が得られる」ことを示唆しています^{[ 3 ]} 。音声反復は、音声シャドーイングや反響言語のようにすぐに実行できます。また、発音のパターンが短期記憶または長期記憶に保存された後にも実行できます。単語がどのように生成されるかについて、聴覚情報と、利用可能な場合は視覚情報の両方を自動的に使用します。^{[ 4 ] [ 5 ]}

19世紀後半の神経学者カール・ヴェルニッケは、発話の自動的な性質に注目し、「意識の発達以前に行われる基本的な発話運動は、反射的で模倣的な性質を持つ」と述べている。^{[ 6 ]}

音声模倣は、言語理解や喃語よりも前に発達する。生後18週の乳児は、伴う声が一致すれば、自発的に音声表現を模倣する。^{[ 7 ]}母音 の模倣は、生後12週という若さで確認されている。^{[ 8 ]}これは、母語、言語能力、単語理解、話者の知能とは無関係である。多くの自閉症者や一部の知的障害者は、聞き耳を立てた単語の反響言語を行う（多くの場合、これが他者との唯一の音声によるやり取りとなる）が、何を反響させているのか理解していない。^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}ジル・ド・ラ・トゥレット症候群患者の約半数では、他者の単語や文章を反射的に制御不能に反響させる。^{[ 13 ]}理解せずに単語を繰り返す能力は、混合性皮質性失語症でも見られ、短期音韻記憶の温存と関連している。^{[ 14 ]}

音声の繰り返しや模倣の能力は、通常の音声とは別に発生します。音声シャドーイングは、音声システムの他の構成要素とは異なる「特権的な」入力/出力音声ループの証拠を提供します。^{[ 15 ]}神経認知研究も同様に、音韻分析入力と運動プログラミング出力の間に直接的な（非語彙的な）リンクの証拠を見つけています。^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

性別、年齢、個々の解剖学的変異による声道の大きさや形状の違いにもかかわらず、音声は模倣的に発声にマッピングされることがあります。このような変異は広範囲に及ぶため、音声の入力出力マッピングは、声道の動きの単純なマッピングよりも複雑になります。口の形状は大きく異なります。歯科医は、台形、卵形、三角形の3 つの基本的な口蓋の形状、上下顎間の6 種類の不正咬合、歯列弓に対する歯の 9 つの関係、および広範囲にわたる上顎と下顎の変形を認識しています。^{[ 19 ]} 音声は、歯の損傷や虫歯によっても変化することがあります。音声模倣に必要な感覚運動マッピングを妨げないその他の要因としては、口唇裂、口蓋裂、舌尖切断などの大きな口腔変形、パイプ喫煙、鉛筆噛み、歯ぎしり (腹話術など) があります。副鼻腔の体積は個人によって20倍も異なり、非対称性の有無や程度も異なる。^{[ 20 ] [ 21 ]}

音声模倣は、多様な音素単位と発声様式に関して起こり得る。世界の言語は、模倣可能な13種類の声道調音部位（唇から声門まで）が異なる子音を使用している。これらの音素は、模倣可能な11種類の調音方法（鼻音破裂音から側面クリック音まで）で発音される可能性がある。話し言葉は、社会的アクセント、イントネーション、ピッチ、個性（芸能人の物真似のように）に関して模倣される可能性がある。話し言葉は、速度、音色、ピッチ、音量、感情において大きく異なる方法で発音される可能性がある。話し言葉はさらに、歌、詩、叫び声、ささやき声など、さまざまな形式で存在する。理解可能な話し言葉は、実用的なイントネーション、地域方言、外国語のアクセントで生成される可能性がある。これらの側面は容易に模倣できます。音声のような単語を繰り返すように求められた人は、音素だけでなく、基本周波数^{[ 22 ]} 、シュワー音節表現^{[ 22 ]} 、音声スペクトルと唇の動き^{[ 23 ]}、音声開始時間^{[ 24 ]}、地域アクセント^{[ 25 ]}などの他の発音の側面も正確に模倣します。

1874年にカール・ヴェルニッケは、言語習得において、発話を模倣する能力が重要な役割を果たすと提唱した^[ 26]。これは現在、児童発達において広く研究されている問題である^{[ 27 ]} [ 28 ^{] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] 。18ヶ月から} 25ヶ月の6人の子供による17,000の1語または2語の発話の研究では、特定の乳児によって異なるが、彼らの言葉の5%から45%が模倣される可能性があることが判明した^{[ 27 ]} 。これらの数値は、すぐに聞いた言葉のみに関するものであるため、最小値である。自発的に聞こえる多くの言葉は、実際には数日または数週間前に聞いた遅延模倣である^{[ 28 ]} 。新しい言葉を模倣する（すでに知っている言葉ではない）13ヶ月の子供は、4ヶ月で名詞語彙の増加が大きく、8ヶ月で非名詞語彙の増加が大きいことが示されている。^{[ 29 ]} 20 か月、^{[ 32 ]} 24 か月、^{[ 33 ]}および 4 歳から 8 歳までの年長の子供たちの語彙増加の主要な予測因子は、非単語の音素列を繰り返す能力 (模倣と記憶の尺度) です。^{[ 30 ] [ 31 ]}これはダウン症候群 の子供たちにも当てはまります。^{[ 34 ]}その効果は年齢よりも大きく、3 ～ 601 語の語彙を持つ 222 人の 2 歳児の研究では、非単語を繰り返す能力が分散の 24% を占め、年齢は 15%、性別は 6% (女の子の方が男の子より優れている) でした。^{[ 33 ]}

模倣は、子どもたちが自発的に作ることができないような長い文を作るための基礎となる。^{[ 35 ]}子どもたちは、以前に耳にしたフレーズや文を繰り返したり、言葉遊びで操作したりする独白 （多くの場合、カンニングペーパー）を行うことで、言語規則、 発音パターン、会話の語用論を分析する。^{[ 36 ]}多くの原始的な会話では、社会的および言語的相互作用を維持するために、子ども（と親）がお互いの発言を繰り返す。音声を運動反応に変換することは、「発話のリズムとメロディーを調整する」ことで、音声による「相互作用の調整」を助けることが示唆されている。^{[ 37 ]} 繰り返しによって、移民の単一言語話者の子どもたちは「会話」に参加することで、第二言語を学ぶことができる。^{[ 38 ]}模倣に関連するプロセスは、耳にした単語を音声ベースの短期および長期記憶に入れることで、それらの単語の保存を助ける。^{[ 39 ]}

非単語を繰り返す能力は、第二言語の語彙を学習する能力を予測する。^{[ 40 ]} ある研究では、成人多言語話者は、非多言語話者と比較して、非単語の発声を繰り返すなどの短期記憶課題でより良い成績を収めたが、両者は一般知能、視空間短期記憶、および対連合学習能力では類似していた。^{[ 41 ]}一方、言語の遅れは、音声模倣の障害と関連している。^{[ 42 ]}

2 つの皮質処理経路が存在する。1 つは音を意味にマッピングする腹側経路、もう 1 つは音を運動表象にマッピングする背側経路である。背側経路は側頭頭頂接合部の後部シルビウス溝から前頭運動野に投射し、通常は音声知覚には関与しない。^{[ 48 ]}カール・ウェルニッケは、左後上側頭溝（ウェルニッケ野と呼ばれることもある大脳皮質領域）を音声の「イメージ」の中心とし、その音節と弓状束を介して下前頭回の一部（ブローカ野と呼ばれることもある）に接続し、その発音を担う経路を特定した。^{[ 6 ]} この経路は現在、音声を処理する 2 つの経路 (腹側経路とともに) の 1 つは背側音声経路として広く認識されている。^{[ 49 ]}後部上側頭回は、音声反復に使用される音韻系列の一時的な表現に特化している。^{[ 50 ]}聴覚皮質の一部は、子音の特徴など、音声の側面を表現することもできる。^{[ 51 ]}

ミラーニューロンは、運動の知覚と生成の両方を処理することが確認されています。これは、正確な運動パフォーマンスの観点からではなく、それが組織化されている意図された運動目標の推論によって行われます。^{[ 52 ]}発話の運動を知覚し生成するミラーニューロンが特定されています。^{[ 53 ]}発話は、話者が単語が馴染みのないもので繰り返しが必要であることを事前に知ることができないため、常にその発音に反映されます。繰り返しが必要であることは、発音にマッピングする機会が失われた後にのみ学習されます。したがって、話者が馴染みのない単語を話し言葉の語彙に組み込むには、デフォルトですべての話し言葉の入力をマッピングする必要があります。^{[ 54 ]}

鳥は他の鳥の歌から歌を学びます。いくつかの例では、鳥は高度に発達した反復能力を示します。スリランカのオオオナガオオハシ( Dicrurus paradiseus ) は捕食者の鳴き声や他の鳥の警戒信号をコピーします^{[ 57 ]}アルバートコトドリ( Menura alberti ) はサテンニワシドリ( Ptilonorhynchus violaceus )を正確に模倣できます^{[ 58 ]。}

鳥類の発声運動ニューロンに関する研究では、鳥類は人間のように歌を一連の発音動作として認識していることがわかっています。^{[ 59 ]}インドヒメムクドリ（Gracula religiosa）など、人間の発声を模倣できる鳥は、人間の声道の形状を鼓膜の異なる振動周波数で変化させることで生じる様々な音声フォルマントを模倣することで、人間の発声を模倣しています。^{[ 60 ]} インドヒメムクドリは、人間の発声器官とは異なる方法で発声動作を行うことで、有声性、基本周波数、フォルマント遷移、鼻音化、タイミングなどの音声特性も模倣しています。^{[ 60 ]}

• バンドウイルカは、コンピューターで生成された口笛の音を自発的に真似ることができる。^{[ 61 ]}
• シャチはカリフォルニアアシカの鳴き声を真似ることができる。^{[ 62 ]}
• ゼニガタアザラシは、英語の単語やフレーズを1つ以上、まるで会話のように真似することができる^{[ 63 ]。}
• ゾウは鼻の音を真似することができる。^{[ 64 ]}
• コビトコウモリは人工再生音から鳴き声の構造を学習することができる。^{[ 65 ]}
• オランウータンが人間の口笛を自発的に真似した。 ^{[ 66 ]}

言語を教えられた類人猿は、チンパンジーのワショーのように、腕を使って250種類のアメリカ手話のジェスチャーを習得するなど、言語のサインを模倣する能力を示します。しかし、このように人間に訓練された類人猿は、人間の発話を模倣する能力を示しません。^{[ 67 ]}