认知科学

鸟语入门，另一维度的语言系统

作者神经现实2023年1月15日107

人类为何独特？在探寻这一问题的答案时，我们常常将自己与亲缘关系最近的类人猿相比。但当谈论到语言这一人类最典型的能力时，科学家们却发现，最诱人的线索其实在更远处。

人类之所以有语言，可能是因为人具有出色的发声学习（vocal learning）天赋。婴儿先听到声音和字词，形成记忆，然后尝试发出这些声音，随着他们不断成长，这项能力也会增强。大多数动物都根本学不会模仿声音。虽然非人类灵长动物可以学会用各种新的方式来运用先天的声音，但却无法像人类一样学会新的叫声。

有趣的是，少数在亲缘上离我们更疏远的哺乳动物，包括海豚和蝙蝠，却有这种能力。这些非人类发声学习者分散在各类物种之间，其中最突出的是鸟类——这项技能对它们来说易如反掌（翅？）。

鹦鹉、鸣禽和蜂鸟都能学会新的叫声。其中一些物种的鸣叫（call）和鸣唱（song）甚至和人类语言有着其他许多的共同点，比如能够有意地传递信息。这些叫声还应用到人类语言里面一些元素的简单形式，比如音韵（phonology）、语义（semantics）和句法（syntax）。此外，还有一些更深层次的共性，像相似的大脑结构，都是那些无法学会发声的物种所没有的。

*译者注

鸟类的鸣声包括鸣唱（song）和鸣叫（call）。鸣叫较短促、较简单，雌雄个体在全年内都会发出，例如飞行鸣叫、觅食鸣叫、筑巢鸣叫、集群鸣叫、报警鸣叫、悲伤鸣叫等。而鸣唱持续时间较长的、相对较复杂，一般由雄鸟在繁殖期内发出，具有两大主要功能：宣告领域和吸引配偶。

茱莉亚·海兰德·布鲁诺（Julia Hyland Bruno）是哥伦比亚大学的动物行为学家，研究斑胸草雀（zebra finches）鸣唱学习中的社会特性。她表示，这些人类语言和鸟鸣的相似之处促使近几十年来相关研究大量涌现，“很多人都将人类语言和鸟类的鸣唱进行了类比分析。”

海兰德·布鲁诺之所以研究斑胸草雀，是因为它们比大多候鸟更有社会属性——它们喜欢以小群体的形式迁徙，偶尔也会聚成更大的群体。她表示：“我感兴趣的是，它们如何在群体中通过发声来进行文化交流与传播。”在2021年的《语言学年鉴》（Annual Review of Linguistics）中，她合著了一篇论文，比较了人类语言与鸟类鸣唱的学习方式和文化^[1]。

鸟鸣和人类语言都是通过个体的发声学习，以各种文化方式传递给后代。同一种鸟类，若不同群体距离相隔较远，鸣唱可能会发生细微改变，随着时间的推移最终将产生一种新的方言——这一过程很像人类发展出不同口音、方言和语言的过程。

考虑到所有这些相似之处，我们就该提出一个问题：鸟类本身是否有语言？但这可能取决于你如何定义语言本身。

“根据语言学家的定义，我不认为鸟类有语言。”纽约洛克菲勒大学的神经学家埃里希·贾维斯（Erich Jarvis）表示。他和海兰德·布鲁诺合著了那篇有关鸟类鸣唱和语言的文章。但对于像他这种研究鸟类声音交流的神经生物学家来说，“我认为它们拥有我们称之为口语的某种残余或基本的形式。”

“就像‘爱’这个词的理解，每个人都有自己的答案。这些问题在某种程度上就是个谜。”

贾维斯说，口语有多种组成部分，其中一些在不同物种中更为普遍^[2]。相当常见的一种是听觉学习（auditory learning），就像狗知道如何对“坐下”这一口头命令作出反应。他说，人类和一些鸟类所能做到的发声学习，是口语最特殊的组成部分之一，但所有这些成分一定程度上都能在其它动物中找到。

鸟类鸣叫的语法

人类语言的一个关键要素是语义，即单词与意义之间的联系。长期以来，科学家们一直认为，动物的发声和我们的不同，它们是非自愿的，并且只是反映动物的情绪状态，没有传达任何其他信息。但在过去的四十年里，大量研究表明，许多动物都有不同的叫声去传递不同的具体信息。

许多鸟类面对不同的捕食者，会使用不同的报警鸣叫。在树洞里筑巢的日本山雀（Japanese Tit）会用一种鸣叫声示意它们的雏鸟蹲下来，以免被乌鸦拉拽出巢^[3]，还会用另一种叫声叫雏鸟跳出巢，以防树蛇的攻击。北噪鸦（Siberian Jay）的鸣叫则会根据猎鹰状态的改变而改变：猎鹰是在栖息、寻找猎物还是发动攻击声^[4]——每一种叫声都会引起附近其他北噪鸦的不同反应。而黑顶山雀（Black-capped Chickadee）则是通过改变它们独特叫声中“dee”的数量，以示捕食者的相对体型大小和威胁程度^[5]。

最近的两项研究表明，一些鸟类的发声顺序可能会影响其表达的含义。这一说法虽仍存在争议，但这可能展现出了句法的基本形式。句法规定着人类语言中单词和其它句子成分的顺序和组合，比如最典型的例子“狗咬人”和“人咬狗”，因为顺序不同，句子含义完全不同。

除了报警鸣叫，许多鸟类使用集群鸣叫来召集其它同类。日本山雀^[6]和斑鸫鹛^[7]（Southern pied babbler）似乎都会将报警鸣叫和集群鸣叫结合在一起，让同胞们聚集起来，不停干扰、赶走捕食者。当鸟儿们听到这一叫声时，它们就会靠近呼叫者，同时对危险保持警惕。

对日本山雀而言，鸣叫的组合顺序很重要，这表明它们可能也有基础的句法，也就是跟语言顺序有关的规则。

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SIGEKI/ADOBE STOCK

京都大学的动物行为学家铃木俊贵（Toshitaka Suzuki）所领导的科学团队发现，对日本山雀而言，鸣叫的组合顺序很重要。团队给野生山雀播放了两种录音，一种是所记录的“报警+集群”的组合叫声，另一种人工逆转的“集群+报警”的组合叫声，前者激发了鸟儿们更为强烈的围攻行为。这可以简单地理解为，鸟类识别出“报警+集群”的叫声是因为这是一个完整的信号，而不是靠识别出其各个组成部分，但科学家们想出了一个更聪明的方法来检测这一问题。

褐头山雀（Willow Tit）有它们自己独特的集群叫声，但野外的日本山雀也能听懂并作出反应。当铃木的团队将褐头山雀的集群鸣叫和日本山雀的报警鸣叫结合起来时，日本山雀做出了同样的搜寻危险对象并接近鸣叫者的反应——但前提是鸣叫的顺序得是“报警+集群”。

铃木及其同事在2017年的《当代生物学》（Current Biology）上写道：“这些结果为动物交流系统和人类语言存在共通之处提供了新的证据。”^[8]

但加州大学圣地亚哥分校的行为神经学家亚当·菲什拜因（Adam Fishbein）表示，山雀和斑鸫的叫声组合是否真的与序列关系更为复杂的人类语言有关，取决于你如何解读。

菲什拜因说：“如果鸟类真的具有语言系统，你将会得到一大堆不同的组合。鸟类具有非常严格的系统。”

听清楚搞明白

菲什拜因对斑胸草雀鸣叫的研究表明，句法对鸟类可能不如对人类那么重要。他说：“我觉得人们一直试图把人类思考交流的方式套用在鸟类上。”

鸟类的鸣唱可以非常的复杂，而且音符、音节和动机*都往往会有典型的序列和模式。因此，比起山雀的报警和集群叫声，鸟类鸣唱可能更接近人类语言。在人们听来，部分鸟鸣会让人联想到单词的音节，因此也容易认为这部分顺序对传达信息很重要。但是，也许你会惊讶，关于鸟的耳朵如何感知鸣唱的序列，我们知之甚少。菲什拜因的研究表明，鸟类听到的鸣唱可能与人类听到的截然不同。

*译者注

动机（motif）是音乐结构的最小单位，由具有特性的音调及至少含有一个重音的节奏型构成，是主题或乐曲发展的胚芽，也是音乐主题最具代表性的小单位，可以简单理解为音乐创作最初的灵感。

菲什拜因在马里兰大学的毕业研究也是关于斑胸草雀。通过训练，这些鸟能在听到播放的声音发生变化时按下按钮。若是它们识别正确，按下按钮就能得到一个食物奖励。若是猜错，它们围栏里的灯就会短暂地熄灭一下。通过这项测试，可以得知鸟类真正能够解读出哪些差异，也有助于科学家们理解鸣唱中的哪些方面对鸟类很重要。^[9]

在一项测试中，菲什拜因和同事们先是以规律的时间间隔连续重复播放了雀类的标准鸣唱，然后播放了人工重新排列音节的版本。人类很容易察觉到这种变化，但鸟类却表现得异常糟糕。

但在另一次测试中，这些鸟儿却表现得更好。在每个鸣唱音节中，都有被称为“时间精细结构（temporal fine structure）”的高频细节，这可能像我们所说的音色或音质^[10]。当科学家们倒放其中的一个音节，改变鸣唱的精细结构时，山雀们的辨别能力有了质的飞越。

菲什拜因说：“这是另一个声音维度，在这个维度里，它们的听力比我们更好。所以，在鸟鸣唱时，我们只是随意听听，并没有注意到到这一声音维度里的信息。”

语言学家胡安·乌里亚格雷卡（Juan Uriagereka）是菲什拜因在马里兰大学的同事。他表示，当我们在理解鸟类听到什么，什么对它们来说是有用的信息时，我们被自己所听到的东西所束缚了，同时也受到很多研究使用的统计分析的限制——在这里是用句法分析鸟鸣。他说：“十年前，我们根本还不知道它们是在以什么为单位来合并。当然，我们所认为的单位其实只是我们的猜测，对吧？”

虽然所有雄性斑胸草雀都学习了相同的鸣唱，但科学家们发现，在演绎这一标准鸣唱时，存在着时间精细结构上的差异，这暗示着鸟类的交流系统可能比我们想象中的要丰富得多。菲什拜因说：“可能大部分意义都被打包放进了单个元素中，而这些元素如何排列对表意可能没那么重要。”

为了搞清楚斑胸草雀的哪部分鸣唱对鸟类重要，科学家们打乱了一段录制的鸣唱，看看鸟类是否会注意到这一点。最上面一排是自然鸣唱的声谱图。中间那排是科学家们打乱音节时的声谱图，对此鸟儿们没有反应。但是，当科学家们逆转了其中一个音节时，如最下面一行所示，鸟类们却很好地捕捉到了这一变化。

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ADAPTED FROM A.R. FISHBEIN ET AL / PHILOSOPHICAL TRANSACTIONS OF THE ROYAL SOCIETY B 2019

说出的是想表达的吗？

即使有些鸟鸣表现出了人类语言的基本特性，对于鸟儿们的实际想法，我们知之甚少。大多数动物交流研究都集中在描述信号和行为上。表面上看，它们可能很像人类的行为，但要确定驱动这些行为的潜在认知过程是否也相似却充满挑战。

这个问题的核心是意向性（intentionality）^[11]。动物是仅仅对环境做出了反应，还是打算向彼此传递信息呢？例如，在发现食物后，一只鸟可能会发出一种特有的叫声，吸引其他鸟类来觅食。这一叫声是相当于“耶！有食物！”—即无意之中吸引了其他的鸟呢？还是更像是说“嘿大家，快来看看我找到的食物！”这一种呢?

意向性信号在很多动物身上都存在^[12]。地松鼠，泰国斗鱼，鸡甚至果蝇都会根据周围接受对象的不同而改变信号，这表明它们能有意识地控制信号。有的动物还能够有意识地给别人展示什么东西，比如一只狗在主人和一袋食物或藏起来的玩具之间来回看，甚至可能会为了引起人的注意事先叫一声。乌鸦会叼着某样东西给其他乌鸦展示（通常仅当对方注意到它们的时候）。

最近有些研究很能证明鸟类的有意交流，它们来源于以色列谢扎夫自然保护区（Shezaf Nature Reserve）对野生阿拉伯鸫鹛（Arabian Babbler）的观察。动物行为学家伊扎克·本-摩卡（Yitzchak Ben-Mocha）带领着一个研究团队，记录了成年鸫鹛如何哄雏鸟搬到一个新住所。成年鸫鹛会在雏鸟前鸣叫并挥动翅膀，然后向新住所飞去。如果孩子没有马上跟上或是中途停了下来，成年鸫鹛就会回来，一遍又一遍地鸣叫、舞蹈，直到雏鸟跟上来。

科学家们称这种信号为一阶意向性交流。一些研究人员认为，和我们语言更接近的前身是二阶意向性交流。其包含信号发出者对接收者的心理有所了解，比如发现食物的鸟知道另一只鸟没有发现，于是鸣叫来告知它。你可能已经猜到了，这种心理归因行为是很难测试的。

其他科学家则用了另一种方法，试图通过比较鸣禽和人类发声学习的脑部结构，来理解这种交流背后的逻辑。

更深层的联系

尽管人类和鸟类只是很远房的亲戚——我们最后的共同祖先存活于3亿年前。但我们在发声学习方面有着非常相似的大脑回路。非人类灵长类动物，即我们的近亲，却缺乏进行声音模仿的脑回路，科学家由此认为，这种能力并非来自共同的祖先。这种能力在鸟类中一定是独立演化的——也就是所谓的趋同演化（evolutionary convergence）。

“有一种假设认为，亲缘上离我们越近的生物会越像我们，很多方面确实如此，但并不是所有特质都是这样的。”洛克菲勒大学的贾维斯说道。

贾维斯通过观察鸣禽的大脑来研究语言的演化。只能发出先天声音的动物通过脑干的环路控制发出这些声音的肌肉组织，而脑干主要负责调节呼吸和心跳等自主功能，靠近脊髓。贾维斯表示：“人类和鸣禽已经演化出了一种新的与习得声音有关的前脑环路，并且控制着脑干中那部分环路。”

对于这种相似的发声学习环路是如何在远缘物种中多次演化出来的，他的理论是，其建立在邻近负责某些运动学习的环路之上^[13]。贾维斯表示：“人脑中与口语相关的环路和鸟类大脑中鸣唱学习有关的环路，是靠周围运动通路的完整复制演化而来的。”

他说，（我们）还不清楚整个大脑环路是怎么复制的，但可能类似于基因有时会被复制，然后被选作其他目的。无论它们如何演化，能进行发声学习的鸟类和人类都有这些罕见而类似的大脑环路，使其能够学习和模仿声音。这表明，行为科学家一直试图通过研究像斑胸草雀这样的远亲鸟类的交流来研究人类语言，是确有重大收获的。

“我觉得我们人类倾向于高估自己的独特性。”贾维斯说道。他之前也观察过斑胸草雀在实验室里唱歌，或八哥在树上唱歌，但觉得这和人类行为区别很大。“但在一年后，我们发现了这一脑环路之间的联系，或是它发声的机制，其实和人类的非常相似。”

参考文献

1.https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-linguistics-090420-121034

2.https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.aax0287

3.https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0003347213004661

4.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S096098220702418955.

5.https://www.science.org/doi/10.1126/science.308.5730.1853a

6.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982217307662