Sci Adv:猴子有和人类一样的发声器官,它们为什么不会说话?

2017-03-22 张银连 环球科学

最新研究显示,恒河猴尽管拥有和人类一样的发声器官却不会说话,原因在于缺少传递语言信息的脑回路。

这一结论同样适用于生活在亚洲和非洲的灵长类如旧大陆猴(译者注:旧大陆猴是某些类人灵长类的统称,与新大陆猴即阔鼻猴有所区别。在解剖学与身体功能方面比新大陆猴更相似于人类和类人猿),结论证明了人类独特的语言能力源于大脑特殊的构造和进化历程,而与人类和其他灵长类发声器官的差异无关。该研究于2016年12月9日发表于Science Advances杂志。

文章的共同作者,来自普林斯顿大学神经科学研究所的心理学教授Asif Ghazanfar谈到,人类会说话,但是猴和猩猩并不会,这是否是由于发声器官的不同造成的,长久以来不同领域的科学家始终对此各执一词,没有统一看法。

“没人能够证明猴子无法说话是因为发声器官不同于人类,事实上,问题的根源在于二者大脑的差异。虽然此项研究目前仅适用于恒河猴,但是这依然挑战了导致类人灵长类没有语言功能是由于发声器官的观点,”Ghazanfar教授说,“现在,关键的问题在于到底是什么使得人类的大脑如此独特。”


图片来源:Tecumseh Fitch/University of Vienna

Ghazanfar和他的合作者首先利用灵长类动物尸体研究了它们发声器官的活动度,实验得出了以下结论:类人灵长类能发出音域非常有限的、类似于人声的声音。

研究人员将恒河猴发出的声音导入自己设计的计算机模型中,此模型可以利用X光记录的物理属性来模仿恒河猴的声音。模型模拟出了用恒河猴的声音说出人类语言,例如 “Will you marry me ?”(你能嫁给我吗?)是什么样的,结果表明,这样的声音是完全可以理解的,但听起来和人类的讲话声并不十分相像。

Ghazanfar和其合作者,来自维也纳大学的认知生物学教授 Tecumseh Fitch,利用X光录像技术记录恒河猴口面部活动,分别捕捉其发声器官的不同部位包括舌头、嘴唇和喉部的运动情况。获得的数据交由布鲁塞尔自由大学人工智能实验室的Bart de Boer。Boer通过计算机模型将这些数据进行转化,得到的结果用以预测(X线记录下)恒河猴的音频范围并指导相关的干预实验。

人类声音的产生源于喉部声带的振动,并受到其他发声器官如嘴唇和舌头位置的影响而发生变化。举一个例子,针对“bat”和“bot”,声带的震动方式类似,但是面部肌肉(舌肌和面肌)的活动方式不同使得我们发出不同的声音。

研究人员将恒河猴发出的声音导入用于模拟灵长类发声器官的计算机模型中。他们发现,如果自然状态下恒河猴具有语言能力,那么它们的发声器官能够发出人类可理解的元音,甚至说出完整的句子。然而,尽管恒河猴发出的声音能够被我们的耳朵听到并理解,但是这和真正意义上的言语交流还相差很远。

来自耶鲁大学心理学系的教授Laurie Santos虽然没有亲自参与这项研究,但对此有自己的看法,“这次实验的结果提示我们,人类的语言能力从何而来还是一个巨大的未解之谜。”

Santos 认为,古老生物例如恒河猴具有和人类相似的发声器官,这表明在进化上和人类更接近的物种例如黑猩猩很有可能也是如此。如果这个结论得到证实,就意味着研究黑猩猩的大脑也许能够揭开神经网络的奥秘,帮助我们理解人类的大脑如何使得我们能够自由言语,而进化史上的人类近亲却不具有这种能力。

Santos表示:“这项研究为我们找到了揭开人类语言能力的奥秘的关键线索。”

“如果和恒河猴一样古老的物种就有能够说话的发声器官,那么就需要我们去探究为什么经过演化的灵长类没有获得和人类一样的语言能力。我相信不久的将来就能有一些令人振奋的结果出现。”

此项研究同时表明恒河猴在发出声音时,其发声器官的机械运动和人类一样,因此Ghazanfar认为可以将灵长类作为模式生物,来研究原始人类如何获得语言能力和其发展进化的历程。

Ghazanfar谈到:“用它们作为模式生物,可以帮助我们研究在动物及人类讲话,或发出其他声音时,大脑直接控制口面部肌肉运动的区域。此外,这也迫使我们更加深入地思考一些问题,比如语言能力是怎样进化而来的,人类的大脑又有哪些独特之处,如何利用这些动物模型来研究我们丧失语言能力的原因。”

此项研究的论文“猴子的发声器官具有语言功能”,于12月9号发表于Science Advances杂志。项目受到美国国立卫生研究院、欧洲研究理事会高级基金和启动基金的大力支持。

原始出处:

Fitch WT, de Boer B, Mathur N, Ghazanfar AA.Monkey vocal tracts are speech-ready.Sci Adv. 2016 Dec 9.



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