为什么只有人类会说话?

在理解人类语言的起源上,动物研究能提供很多的启示。

来源 / Siegfried 编译 / 子铭 校对 / 这世界也一样、EON 编辑 / 语月 出品 / 公众号“神经现实”(ID:neureality)

说话并不是表达语言的唯一途径。毕竟,语言信息也可通过手势、书写或打字传达。但言语(Speech)是人类最原始和最基本的沟通方式。因此,理解言语的起源能引发对语言更深刻的认识。

认知科学家特库姆塞奇·费奇(Tecumseh Fitch)认为,理解言语起源的第一步在于,意识到口语产生的关键因素并不局限于人类。也就是说,真实世界里的动物能帮助我们了解,言语这种人类所独有的能力是如何产生的。

的确,只有人类拥有一整套复杂的能力,包括发声、听力和能够激活丰富口语沟通的大脑处理能力。然而,动物也能发出复杂的声音,比如鹦鹉善于模仿人类语言,猫能清晰表达何时想饱餐一顿。还有许多动物拥有敏锐的听觉,这使它们能区分杂音和沟通意图。

因此费奇认为,即使只有人类拥有完整的语言能力,语言的方方面面都拥有“非常深的演化根源”。“人类祖先在沟通本领上的些微改变,造就了现代人类完备的语言能力。”

动物和人的相似之处

许多陆栖脊椎动物, 即四足动物(哺乳动物、鸟类,两栖动物和爬行动物),也拥有听力和口语的生理构造。生命树上的众多生命体,在解剖学上都拥有表达和感知口语的机制。

但费奇表示,人类超越远祖的地方在于,大脑为适应特有的语言表达而演化出的神经回路

在解剖学层面,语言学家曾试图解释人类特殊的语言能力。正如大拇指和其他四指相对,我们才能灵活运用工具;一些专家认为,由于喉部位于声道偏低的位置,我们才能发出有意义的声音。此外还有人认为,人类的听觉系统(包含听毛细胞、鼓膜和三个软骨)能赋予耳朵辨识力,以解释各种发声的微小不同。

在审视这些文献的过程中,费奇发现,人类用于发声和分辨声音模式的一些结构子功能,也曾出现在演化历程中的许多生物体上。

灵长目动物中,只有人类能学会如何发出新声音,但这种特征并没有解剖学证据——人类声道和喉腔的基本结构与其他哺乳动物相似。喉部的软骨和肌肉,使哺乳动物比其他脊椎动物能更好地控制发声。此外,柔软的舌头和嘴唇也有裨益。— Claus Lunau / Science Source

耳朵里的听毛细胞能将声音的振动转换成神经冲动,这一特征甚至也存在于水母身上。基因对于听毛细胞的形成至关重要,这一共同点可在昆虫和人类中找到。

在某些情况下,一个特殊性状能在不同谱系中独立演化。然而,大多数性状在演化一次后就被传递给子孙后代。费奇指出,这种“同源的“性状”如同一台时光机,让我们能够重塑某个古老性状的演化历程”。而独立出现的性状则提供了验证演化假说的有力数据。这两种情况——同源遗传的性状和独立相似的性状,都为我们洞悉言语演化的起源提供了深刻又新颖的角度。

— Fanny Achache

在四足动物中,哺乳动物演化出了更敏锐的听力,能够分辨更大范围的声音频率,也因此更善于处理细微的发声差别。人类的灵长类祖先就已经拥有成熟的听力。

费奇写道:“人耳与其他灵长类动物的耳朵并无显著区别,早在人类演化出语言之前,我们的灵长类祖先就已经发展出了外周听觉。”

也许语言感知需要“声带长度归一化”(vocal tract normalization), 一种能识别由不同声音发出的同一单词的能力(例如用小孩的声音和用老人的声音说同一句话)。然而,这种识别能力并不独属于人类。经过训练的珍珠鸟,在听语音时能够识别其中的元音,无论这段语音来自男性或女性。

语言背后的神经联结

也许人类独有的技能是分清哪些复杂声音是用于交流的。人脑中与声音对应的部位是位于颞叶的听觉皮层,其中的一些神经回路能专门对人声而非其他声音作出反应。然而这类回路也存在于非人灵长类动物甚至犬类中。费奇写道:“这些数据表明,早在人类语言演化完成之前,灵长类动物的听觉系统就已经演化出‘准语言’层面的精密度”。

如果人类语言能力并不源于听力,那么或许源于发声。与《人猿星球》里描绘的不同,非人灵长类动物只能发出杂音而非有细微差别的语音。但原因并不显而易见,因为人类声带已经存在了七千万年,且和大多数哺乳动物的声带大抵相同。即使位置偏低的喉部也并非人类独有。并且,这种解剖学上的适应调节也并不完全为复杂发声而设计。实验发现,一些灵长类动物也有能够灵活移动的声带。

通过研究演化树——一群具有相同谱系的物种,科学家们整理出了语言演化的线索。人类语言和听力层面的许多特征,都曾在所有四足动物,包括哺乳类动物、爬行动物和两栖动物中发现。其中尤其值得注意的是同源和相似性状。所有哺乳类物种的中耳内都有三块软骨,这是继承自同一祖先的同源性状。一些鸣禽大脑内对于发声尤其重要的神经联结,也许与人类大脑与语言相关的神经联结相似。这些神经联结在不同的谱系中独立演化,但都对语言的产生非常重要。— W.T.Fitch / AR Linguistics 2018

除此之外,鹦鹉及许多其他鸟类,某些蝙蝠,甚至大象都能模仿发声。因此,人类语言的独特性并不仅仅在于发声能力。考虑到这些证据,各种动物的发声和听觉能力是人类成功演化出语言的前奏。它揭示了人类并非通过新的发声和听力结构获得言语能力,而是那些控制发声器官的新的神经联结

毕竟,语言不仅仅是发出声音和感知声音。一位说话者的大脑必须决定发出什么声音,从而对发声器官下达指令。同时,一位听众的大脑也必须能够解码它收到的听觉信号,然后下达命令对所听到的东西做出回应。

— Pete Reynolds

这种发声控制不同于随意发出噪音。大多数动物的大脑中都拥有“本能叫声”的神经回路,比如狗汪汪,鸟啁啾,海鸥嘎嘎叫。连人类也有这种本能的发声本领,例如哭声、笑声和尖叫声。正如费奇所言,在灵长类动物中,“只有人类能够发出新的、习得的声音,这些声音的数量远远超过我们的本能”。

当今最主流的假说认为,这项本领与口语和听力相关脑区之间的特殊联结有关。

在人类和其他哺乳动物身上,本能叫声源于脑干内的直接信号,它的自发性抑制和产生由皮层(大脑最发达的外层皮质)内的间接信息调控。区别于其他动物,人类皮层内神经元与控制喉部肌肉的神经元直接相连。一些猿类和猴子大脑皮层内的神经元与控制嘴唇和舌头的神经元相连,但并不联通喉部肌肉(人类大脑内连接听觉皮层和运动皮层的神经回路也发达得多)。

还有一种观点认为,这种直接的神经联结解释了其他会“说话”的物种为什么能发出人类语言,比如鹦鹉以及其他能学习新语音的鸣禽。这些物种和其发声器官也有类似的直接神经联结,而不会学习新语音的鸟类则不具有这种联结。

在灵长类动物中,似乎只有人类大脑中控制运动的脑区和脑干中控制喉部肌肉的神经元(黑点)之间有直接连结(左图)。其他灵长类动物以及人类的大脑中(右图),与语言相关的脑区(布洛卡区)和听力(听觉皮层)之间也有神经连结(虚线)。但人类大脑有更加发达的通路联结(蓝线和红线),研究人员认为这些联结在产生和感知言语上扮演了重要角色。— W.T.Fitch / AR Linguistics 2018

费奇写道:“控制人类语言神经联结的遗传学基础,仍然是个谜团。”而分析和检测化石中的远古DNA还是新兴领域。“因此,在言语的起源和生物基础的未来研究方面,基因数据也许能提供最有前景和最令人振奋的实证证据。”

正如费奇所言,言语并不是人类语言的全部。语言学家和神经心理学家Angela Friederici也指出,言语是语言的一个主要特征,但人类语言的范畴远不止这些

“在言语中,相当有限的元音和辅音就能组成单词。然而,语言是一整套词汇的系统,其中包括一系列用于组成词组和句子的语法或句法。”

她还强调,非人灵长类动物能学会单一单词的意思,但无法将词语组成任何长度的有意义的句子。她们的最新研究表明,这种组成句子的能力,基于不同脑区之间的神经回路

要理解这种神经回路,必须比较人类大脑和其他语言能力低下的动物的细胞结构和神经纤维束。由此,科学家也许能找到人类语言演化,乃至语言使用技巧等问题的答案

来源:https://www.knowablemagazine.org/article/mind/2019/why-speech-human-innovation

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