母性の音響的評価法の開発
Development of infant-directed speech discrimination method byapplication of Hidden Markov Model
井上貴雄
長崎大学大学院 医歯薬学総合研究科 助教
Takao Inoue
Nagasaki University Graduate School of Biomedical Sciences, Assistant Professor
概要：本研究では、五感による母子間コミュニケーションのうち、聴覚を介した母子間コミュニケーションにおける、母から子への語りかけ、読み聞かせ、唄い聞かせ（以降ではこれらを広義の「マザリーズ」とする）に着目する。従来から指摘されている①声の高さ、②声の抑揚、③話す速度、等のマザリーズ特異的な特徴は、個人差が大きく、環境の影響を受けやすかったり、文脈に依存したりするという問題があった。そこで、我々はマザリーズ度評価システムを構築するために上記の声質的特徴を含まない統計的モデル化手法を導入し、マザリーズの個々人の能力を高精度かつ迅速に識別する。母から子への音声による働きかけにおいて重要な音響的特徴を見出すことができれば、胎児期からの母性育成プログラムの開発や、虐待やネグレクトなどの母子関係性に問題を持つ家族に対し、親子の絆再生プログラムの開発が可能となる。

Abstract: Infant-directed speech (IDS) is one of the most important communication methods frommother to child. It is already known that three factors (pitch, rate of speech, and intonation) are involvedin the IDS as acoustic components for quite some time. Thereby infant can discriminate and prefer IDS
more than adult-directed speech (ADS). However it has been reported that ID like speech is impaired inmothers with depression. In this study, we investigated a modeling method to categorize between IDS andADS to help the diagnosis of maternal depression. This study using computer-scientific model showedthat IDS and ADS have completely different information which is not only fundamental factors but also
newly-detected acoustic components that may affect under the unconsciousness.
1

研究目的

は、母親はうまく子育てができず、抑うつ状

従来、女性は、兄弟姉妹、親戚等の血縁や地態となり、虐待という最悪の事態を招いてし域のコミュニティにおいて育児を経験的に学まうこともある。一方、子どもがそのような習してきた。しかし、近年の少子化・核家族母親に育てられると、反応性愛着障害などの化・地域社会の崩壊などにより、女性が出産精神疾患に罹患したり、青年期に不安、抑うや育児に触れ合う機会が減少し、育児や母性つ気分、高衝動性、反社会行為を示したりすを経験的に学習しないまま、妊娠・出産を迎る可能性も指摘されている。

える母親が増加している。このような状況でヒトの話し方は、話し手の感情や話す内容に－1－よって様々に変化するが、健常な母親の子どを目的とする。

もに対する「語りかけ」、「読み聞かせ」、「唄2

研究経過

い聞かせ」（IDS: Infant-directed speech）

2.1

マザリーズ度評価モデルの作製には、マザリーズ（母親語、育児語）と呼ば評価モデルを構築するために、8 カ月の乳れる音響的特徴があり、成人に向けて話され児とその母親 24 組を対象として、わが子へ受た音声と比べて以下のような特徴を持つ：①

けた音声であるマザリーズ音声と、成人へ向声の高さが高くなる、②声の高さや強さの変けた音声である成人向け音声の 2 種類をヘッ化（抑揚）が誇張される、③ゆっくり話す。

ドセットを用いて DAT（TCD-D100,48kHz,16bit）

また、マザリーズは言語を超えた普遍的な特で録音した。発話内容には乳幼児向けの絵本徴ことであることも知られている（Fernand,を使用した。

1985）。一方で、IDS による子への影響として収録した音声を用いて、メルケプストラム

は、乳児は IDS を好んで長く聞くだけでなく特徴量と隠れマルコフモデルによる、IDS モ(Karzon 1995)、IDS による話しかけが乳児のデルと ADS モデルの 2 種類を作製した（図１

音声構造の分割能力を促進させることも知らA)。構築モデルの評価には交差検定法を用い、れている(Thiessen et al., 2005)。さらに、入力音声の各モデルに対する適合度を基にマ8 ヶ月以上の高月齢になると IDS から成人にザリーズ表出能力をマザリーズ度として数値

向 け ら れ た 音 声 (ADS: Adult-directed化を行った（図１B）。

speech)へと嗜好性が移り変わっていく可能(A)性も示唆されている（Hayashi et al., 1996)。
以上のことからも、IDS と ADS との間には特徴的な音響的差異が存在していることは明ら

IDS
Database

Signalprocessing

Training of
HMMs

Trained
3-stateIDS HMMs

ADS
Database

Signalprocessing

Training ofHMMs

Trained
3-stateADS HMMs(B)

かである。しかしながら、先に挙げた音響成

Trained
3-stateIDS HMMs
Unknown
SpeechUtterance

分である３要因には個人差があり、当研究室

Signalprocessing

Decision
Rule
Trained
3-stateADS HMMs

における予備的実験においてもそれらの特徴

Decision

図 1 マザリーズ度評価モデルのいくつかを有していない母親がいることがわかっている。ゆえに、マザリーズ度を推し量るためには既知の要因だけで体系的に判別

2.2

選好聴取課題によるモデル性能評価することは非常に難しい状況である。そこで、マザリーズ度評価モデルの信頼性を評価

本研究ではマザリーズ度評価システムを構築するために、選好聴取法(Kemler-Nelson etする際、IDS と ADS の両発話スタイルにおけal., 1995;)による解析を行った。この方法でる声質的特徴を①声の高さ、②声の抑揚、のは、まず、乳児の注意を正面に向けるために情報を用いない特徴量抽出法と③話す速度、中央の青いランプを点滅させる。その後、左の情報を含まない統計的モデル化手法を導入

右いずれかの方向から呈示される音声に対しする。本研究では、これらの手法によって、て、乳児が注意を向ける時間を計測することマザリーズの個々人の能力を高精度かつ迅速で聴取時間の差から乳児の音声に対する嗜好に識別することが可能な手法を開発すること性を調べることができる。被験者には音声収－2－

表 1 24 名の母親のマザリーズ度録に参加していない乳児とその母親 17 組を対象とした。呈示音声には、以下の 4 つの音

Subject

マザリーズ度

Subject

マザリーズ度声を使用することで、乳児が『高マザリーズ

S03

77.50

S20

87.50

S04

90.16

S21

97.22

度＋ADS』に高い聴取性を示すかどうかを調べ

S06

90.00

S2270.00

S07

92.50

S2388.66

た。

S08

90.00

S2483.33

S09

82.67

S2773.33

高マザリーズ度＋ＩＤＳ

S10

97.22

S28

82.98

S11

84.56

S29

82.50

低マザリーズ度＋ＩＤＳ

S1286.67

S30

84.62

S1687.50

S33

84.02

高マザリーズ度＋ＡＤＳ

S18

87.50

S35

65.00

S1988.89

S3769.76

Mean

84.34

1)
2)
3)
4)

低マザリーズ度＋ＡＤＳ

表 1 は評価モデルで得られた 24 名の母親のマザリーズ度を示している。すべての母親で 50%を超えるマザリーズ度を示した。
3.2

選好聴取課題によるモデル性能評価

表 1 の結果を基に選好聴取法を実施するために、低マザリーズ度の母親［S22, S35,S37］と高マザリーズ度の母親[S7, S10,S21]をそれぞれ 3 人ずつ選択し、各母親の図 2 選好聴取課題の外観（上面図）音声を刺激音声として用いた。その結果、乳児は「高マザリーズ度の母親の IDS」を最2.3

産後うつ状態がマザリーズ度へ及ぼすも長く聴取した（図 3）。マザリーズの識別モ

影響

デルによる評定値の信頼性は高く、評価ツー最後に、マザリーズ度評価モデルを用いるルとしての有効であると言える。

ことで、産後うつ病が疑われる母親の音声に4.4よる検出が可能かを検討した。被験者は、8*

ADS

4.2

聴取時間［秒］カ月の乳児とその母親 40 組を対象とした。音声の収録は、マザリーズ度評価モデルの作製時と同様の方法を用いた。母親の抑うつ状態の評価には、産後うつ病のスクリーニング・

IDS

43.83.6

テストとして定着している、エジンバラ産後
3.4うつ病質問票（EPDS）を採用した。

高ﾏｻﾞﾘｰｽﾞ度

図 3 マザリーズ度に対する乳児の選好性

3

研究成果

3.1

評価モデルによって得られる母親のマザリーズ度

低ﾏｻﾞﾘｰｽﾞ度*P < 0.05, paired t test

3.3

産後うつ状態がマザリーズ度へ及ぼす
影響－3－

EPDS のカットオフ値である 8 点以下を「非ている教育現場において活用することで、子産後うつ群」、9 点以上を「産後うつ群」と設どもの発達支援に寄与できるのではないかと定し、群間の比較を行った。その結果、産後考えている。

うつ群は非産後うつ群よりも有意に低いマザリーズ度を示した（図 5）。マザリーズ表出能5

力が低い母親は産後うつ状態にある可能性が井上貴雄、池田英二、中川竜太、中山紀男、高くなることが示唆される。

篠原一之. 対乳児音声による産後うつ病スク

マザリーズ度[%]リーニング可能性の検討. 日本生理学雑誌,

**

90

発表論文

72, 2, 44.(2010)

80

参考文献
70

Fernald, A. 1985. Four-Month-Old Infants
Prefer to Listen to Motherese, Infant

60

50

Behavior and Development 8, 181-195.
1
非産後うつ群(N=32)

2
産後うつ群
(N=8)

Karzon, R. G. 1985. Discrimination of**P < 0.01(Wilcoxon signed-rank test)

polysyllabic sequences by

図 4 群間でのマザリーズ度の比較

four-month-oldinfants.

one- toJournal

Experimental Child Psychology,
4

今後の課題と発展

of39,326-342.

母性を評価する手法として今回はマザリ

Thiessen, E.D., Hill, E.A. and Saffran, J.R.

ーズ音声を対象としたが、個々人における音

2005.

Infant-DirectedSpeech

響成分の使い分けはマザリーズだけでなく、Facilitates Word Segmentation, Infancy

その他の分野でも行われている（電話サポー7, 53-71.

ト業務、看護福祉活動など）。本研究におけるKemler-Nelson, D.G., Jusczyk, P.W., Mandel,

音響成分のモデル化は新規の音響要因を見つ

D.R., Myers, J., Turk, A. and Gerken, L.

けることが主要な課題設定としていた。今回、1995.

マザリーズ音声の中にこれまで報告されてきProcedure

た①声の高さ、②声の抑揚、③話す速度以外Perception,の特徴量によって評価することができた。一

Development 18, 111-116.

方で、今回は条件を統一するために、絵本をThe

Head-TurnforTesting

InfantPreference
Auditory

behavior

andHayashi, A., Tamegawa, Y. and Kiritani, S.

読ませることでマザリーズ度を評価したため、2001. Developmental Change in Auditory

自由発話に対する評価を行なえる柔軟なシス

Preferences

テムへの改良を検討している。

Japanese Infants, Journal of Speech,

今後は、声色の使い分けが重要な分野へのトレーニングプログラム開発だけでなく、プレゼンテーションを早期教育として導入し－4－forSpeech

Stimuli

inLanguage, and Hearing Research 44,
189-1200.