鸟语入门指南：鸟知道自己要说什么吗？

2022-03-25 09:40:54 来源：科普中国

利维坦按：

正是因为我们在基因最接近的非人灵长类动物生上，也未曾发现过能称得上类似人类语言的信息交流方式，我们才会将语言视作“文明象征”。也正因此，鸟语以其超越非人灵长类的语言天赋而受到广泛关注。

进化论同样遵循奥卡姆剃刀法则，鸟类发展出自己的“语言”或许也是需求导向的结果，而鸟类大脑虽然容量很小，但发展出语言相关结构特性在需求导向下也是必然。毕竟相较之下，包括我们在内的灵长类动物都有着丰富的肢体语言，而鸟类依托于声音传递信息则得益于精巧的发声结构——除了鹦鹉、八哥这些会飞的学舌者，我们还未曾发现哪些动物能够学人说话。

在我们探索人类的独特能力的过程中，我们总是把自己同最近的亲属——类人猿相比较。而当我们的研究转向人类的一种经典能力——语言时，科学家们发现那些闪光的线索却在较远的地方。

语音学习（Vocal learning）这个强大的天赋使得人类语言成为可能。婴儿能够听到声音和单词，形成记忆，之后试图去生产这些声音，并随着成长不断强化这个功能。实际上绝大部分动物并不能够模仿声音。尽管非人灵长类动物可以学会用它们天生的发音能力发出新的声音，但并没见过它们能够学习有意义的声音组合。

有趣的是，一少部分稍远的哺乳动物亲戚，比如海豚和蝙蝠，倒确实有这个能力。

然而在散布在生命进化树的各个分支上的非人类语音学习者中，最引人注目的是还是鸟类——对它们来说就是手（翅？）到擒来的事。

鹦鹉，黄莺和蜂鸟都能学习发出新的声音。该种群的一些物种叫声和鸣唱甚至与人类语言有很多共性，例如都是在有意识地传达信息，并涉及到了一些人类语言范畴内的概念，如语音、语义和简单句法。相似性不止这些，与那些不具有语音学习能力的物种比起来，它们还拥有一些与人类相似的脑结构。

“这些一致性驱动着近10年以来的研究大爆发。”来自哥伦比亚大学（Columbia University），研究斑胸草雀鸣唱学习的社会属性的动物行为学家茱莉亚·海兰德·布鲁诺（Julia Hyland Bruno）说道，“很多人都在把鸟类的鸣唱和人类语言做对比。”

海兰德·布鲁诺选择研究斑胸草雀是因为它们比绝大多数候鸟更具有社会性。它们结成小队迁徙，偶尔也会加入到较大的群落中。海兰德·布鲁诺说道：我感兴趣的是它们是如何在这些群落中学会这种文化式地传播的发声的。【海兰德·布鲁诺是期刊《语言学家年度综论》（Annual Review of Linguistics）2021年的一篇文章《对鸟类的名鸣叫学习及文化，同人类语言之间的比较》的共同作者之一。】

（www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-linguistics-090420-121034）

鸟鸣和人类语言都是通过语音学习（vocal learning），“文化式”地传递给下一代的。同一种鸟在地理上间隔很远的不同群落，其鸣叫声会随着时间的积累产生偏差，最终形成一种地方差异——这是一个和人类语言产生不同的口音和方言非常相似的过程。

我们知道了这些相似性后，就会顺理成章地发问：鸟类是否拥有它们自己的语言？这大概取决于：你如何定义语言。

神经科学家埃利奇·贾维斯（Erich Jarvis）这样说道：“我并不会认为它们拥有语言学家们所定义的那种语言” 。贾维斯来自纽约洛克菲勒大学（Rockefeller University in New York City），也是布鲁诺的关于鸟鸣和人类语言的论文的协同作者。然而对于像贾维斯这样在神经生物学方向上研究鸟类声音交流的科学家来说，“我会说，它们拥有一些我们可以称作口头语言的零散或原始的形态。”

就像“爱”这个词，你问人们它的含义时会从不同的人那里得到不同的答案。从某种程度来说并不存在标准答案。

“口头语言包括多种组成部分，”贾维斯说，“有些部分被更多的生物所拥有。”比如一个非常常见的部分是聆听学习（auditory learning）。一只狗可以学会如何对口头命令“坐”做出反应。而人类和鸟类能进行的发声学习则是很特殊的一个部分，当然也有其他动物在一定程度上拥有这个能力。

（www.science.org/doi/abs/10.1126/science.aax0287）

鸟语的语法

人类语言的一个关键因素是语义——词和词联结并构成意思。在过去，科学家们一直都认为，与人类语言不同，动物的叫声是一种无意识（involuntary）行为，只不过是情绪的表达而不传递任何信息。但近40年来，大量的研究都指出，相当多的动物都可以通过不同的叫声区别不同的意思。

很多鸟类用不同的叫声来预警不同的天敌。远东山雀（Japanese tit），一种在树洞里筑巢的鸟，有一种叫声可以让雏鸟缩回鸟巢以防止被乌鸦拽走；而另一种声音则让雏鸟干脆跳出鸟巢躲避树蛇。北噪鸦（Siberian jay）应对它们的天敌鹰的不同行为——暂栖，觅食或主动攻击——而变换不同的叫声。每种叫声会引发周围的北噪鸦的不同反应。黑头北美山雀（Black-capped Chickadee）用叫声中“嘀”声的数量来表示捕食者的个头和危险等级。

（www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0003347213004661）

（www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982207024189）

（www.science.org/doi/10.1126/science.308.5730.1853a）

最近的两项研究表明，某些鸟类叫声的顺序会关系到意思。尽管还存在着争议，但人们设想这有可能是一种单词或各种元素组合的约束规则的雏形——即人类语言中的句法（syntax）。这个经典例子常用来描述词序和句法是什么：狗咬人vs人咬狗。

除了预警外，很多鸟类也通过叫声来召集其他同类成员。而远东山雀和斑鸫鹛（Southern pied babbler）都能将预警和召集伙伴的叫声组合成一种新的叫声，像集结号一样用来召唤同伙共同对抗并驱赶捕食者。当鸟们听到这种叫声，他们就会一边靠近召唤者一边扫视敌情。

（www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982217307662）

（www.pnas.org/content/113/21/5976.short）

鸟鸣的组合顺序对远东山雀来说是有意义的，这也许意味着它们拥有在人类语言中被称作句法的语序规则的原始雏形。

由来自东京大学的动物行为学家铃木俊贵（Toshitaka Suzuki）带领的研究小组发现，对远东山雀来说，叫声的组合顺序是有意义的。当铃木的团队对野生山雀播放“预警+召集”的组合时，召唤来了远远多于播放人工翻转的组合“召集+预警”时的山雀群。

当然，是否也可以这样理解：这只不过是因为它们仅对已经习惯了的“预警+召集”的顺序做出反应，实际上并没有去辨别每个部分的意思？对此，科学家们想出了一种巧妙的办法检验这个问题。

褐头山雀（Willow tit）有它们自己召集同伴的叫声，而在野外的远东山雀也能听得懂并且做出反应。当铃木的团队把褐头山雀的和远东山雀的召集叫声组合在一起播放时，远东山雀们会表现出同样的听取并靠近发音者的反应。当然，叫声必须是按照正确的“预警+召集”的顺序。

铃木和同事们在《当代生物学》（Current Biology）2017年的一篇文章中写道：这些结果证明了动物的交流系统和人类语言之间的一种新共性。

“但是，要说这些山雀和鸫鹛的叫声的组合是否真的能够类比人类的语言交谈，不是那么简单的事，人类语言涉及到更复杂的序列，”来自加州大学圣地亚哥校区（University of California, San Diego）的神经科学家亚当·费什拜恩（Adam Fishbein）说，“如果它们确实是某种类似（人类）语言的东西，你应该能够得到一大把不同的叫声组合（译注：人类的语言是用少量的元素排列出无限多的组合）。而鸟类所有的则是一种很有限的系统。”

进一步探索

费什拜恩自己对斑胸草雀（Zebra finch）鸣唱的研究显示出，句法对鸟类来说可能并不像对人类来说那么重要。他说：“我觉得人们似乎在把人类自己对交流的理解强加在鸟类身上。”

鸟类的鸣唱（译注：就是我们平时在树林里听到的叽叽喳喳的鸟叫）可以非常复杂并且倾向于拥有典型的序列、音符模式、音节和母题（译注：Motif，指音乐中可以反复出现的小段音乐片段）。所以比起山雀们的报警和呼唤，鸟类的鸣唱倒更像是人类的语言等价物。

在人类的耳朵听来，鸟类鸣唱的某些部分能让人联想到词汇的音节，所以很容易就会假设这些部分的顺序对传递信息很重要。然而，你可能没想到，我们其实并不知道这些鸣唱在鸟类的耳朵里听起来是什么样的。费什拜恩的研究显示，鸟类对鸣唱的听取方式与人类完全不同。

所有雄性斑胸草雀都会学习听同一首“歌”，就如这个录音里重复了一遍又一遍的演唱。然而，你仍会发现它们各自的表演里之间存在着很多变体。这提出了另一个有待科学家们去破解的信息维度。录音：密歇根州立大学，朱莉·韦德（Juli Wade）实验室

作为在马里兰大学的毕业论文，费什拜恩研究了斑胸草雀，对它们播放声音，并训练它们当听到一种声音的变化时按下一个按钮。当斑胸草雀正确地识别了声音变化并按下了按钮，就会得到一次食物奖励。如果它们做错了，在它们周围的灯光就会暂时熄灭。费什拜恩测试了这些鸟实际能辨认什么样的声音差别，这会帮助科学家们理解鸟鸣的什么方面对它们来说才是重要的。

（royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstb.2019.0044）

在一个测试中，费什拜恩和同事首先按照固定的时间间隔一遍又一遍给草雀们播放了常规的鸣唱录音，之后切换到一个人工打乱了某些“音节”的版本。这种变化对人类来说很容易听出来，但意外的是，鸟类并不善于辨认这种打乱的结果。

然而鸟类在费什拜恩给他们的另一个测试中表现出比人类出色的能力。在每个鸟鸣的音节里，有一种称作“时序微小结构”（temporal fine structure）的高音频段细节，大概相当于人类声音中的音色或音调（译注：时序微小结构在物理上描述的是声音的频率和振幅随时间的变化）。当科学家们打乱鸟鸣中的时序微小结构，例如将其中一个音节倒放，山雀们能够异常灵敏地捕捉到这个变化。

“这是一种它们远比我们善于辨识的声音维度，”费什拜恩说，“对于我们只是泛泛地听鸟叫，并不关心这个维度，而它们可能会挖掘其中的信息。”

来自马里兰大学、与费什拜恩合作的语言学家胡安·乌里阿赫雷卡（Juan Uriagereka）说：“我们对‘鸟类听到了什么、以及什么因素对鸟类来说才是重要的’的理解，局限于我们能听到什么，以及——和其他很多科学研究一样——那些统计学参数，我们用这些来解析鸟的鸣唱。十年前我们甚至还不知道它们‘语言’里用来组合的基本单元是什么。”他说，“显然，我们所认为的那些单元都只是我们的猜测，对吧？”

尽管所有雄性斑胸草雀唱的都是同一首歌，科学家还是发现它们从标准版衍生出很多时序微小结构不同的变体。这意味着鸟类应该有比我们早先猜测的要丰富的交流系统。“有可能绝大部分语义都打包在单独的元素里（译注：例如某一个音节的一种固定的音调变化可能表示一个完整句意），”费什拜恩说，“至于这些元素怎么排列并不太影响意思表达。”

图译：natural motif（原始序列）；shuffled sequence（打乱顺序的音节序列）；syllable B reversed（反转了音节B的序列）；frequency（频率）。

为了研究斑胸草雀鸣叫声中的哪些方面对它们来说是重要的，科学家们打乱了一个鸟鸣的录音以观察鸟们是否会留意到。最上面一行是一个正常鸣唱的声谱图。中间一行是科学家们把音节顺序打乱的录音，并没怎么引起鸟们的注意。但当科学家们把其中一个音节反转，如最后一行所示，很轻易就被鸟们发现了。© a.r. FISHBEIN ET AL/PHILOSOPHICAL TRANSACTIONS OF THE ROYAL SOCIETY b 2019

你知道你要说什么

尽管一些鸟类的鸣叫与人类语言的某些方面表现出了粗略的共性，我们仍然不知道在它们大脑里实际发生了什么。大多数对动物交流的研究都集中在描述信号和行为——有些行为可能在表面上看起来与人类行为很相似。然而深层次上驱动这些行为的认知过程是否也一样，却是个大问题。

这个问题的一个关键要素是意向性。动物们的行为是否纯粹只是出于对环境的反射，还是真的有意要去给同伴传达什么信息？比如说，当发现食物以后，一只鸟可能会发出一种特定的叫声而引来其它鸟觅食。这种叫声是否只是无意识地感叹了一句“耶！食物！”，客观上吸引来了同伴？还是真正在说“嘿伙计们！过来看看我发现的食物！”

意向性信号在很多动物身上都存在。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）。

近期，一些极佳的关于鸟类意向性交流的证据来自对以色列谢扎夫自然保护区（Shezaf Nature Reserve）的野生阿拉伯鸫鹛（Arabian babbler）的观察。由动物行为学家伊察克·本·莫查（Yitzchak Ben-Mocha）带领的小组记录了成年鸫鹛诱导雏鸟迁移至新的巢穴的过程。成鸟在雏鸟前面叫喊并挥舞着翅膀，之后移向巢穴。如果孩子们没反应或者落在半路了，成鸟就会返回去一遍又一遍地做那些“歌舞”，直到雏鸟跟上。

（royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2019.0147）

在这个视频里的阿拉伯鸫鹛显示出其交流带有某种意义和意向性，它们通过叫声和拍打翅膀引诱雏鸟迁居到新的巢穴。在径直走向巢穴之前，阿拉伯鸫鹛首先向雏鸟发出信号并检查雏鸟是否跟上了，然后转回去重复发信号。© Y. BEN MOCHA ET AL / ROYAL SOCIETY PROCEEDINGS B 2019

科学家们称这种信号为一阶意向性交流。一些研究者认为，我们现在的语言的前身属于二阶意向性交流。区别在于，后者的信号发出者知道一些接收者的所想。就像找到了食物的鸟知道其他鸟没有发现食物，并有意识地要告知它们。当然，如你所猜，这种心理活动是一种很难测试的过程。

另一些科学家则在尝试从另一条途径来解答这种交流的内在机制——他们对比研究能够进行声音学习的鸣叫鸟类和人类的大脑结构。

深层联系

尽管人类和鸟类在进化上的关系非常遥远——我们最近的共同祖先也是3亿年前的事了——但我们却拥有非常相似的用于语音学习的脑回路。而我们最近的亲属，非人灵长类动物则缺乏这种特殊的脑回路，这使科学家们得出一种结论：（我们和鸟类的）这种能力并不来自于共同祖先，它一定是各自独立进化出来的。这可以作为趋同演化的一个例子。

“有一种常见的假设是，进化关系和我们越近的物种，与我们越相似。在很多方面确实是这样，”洛克菲勒大学的贾维斯说道，“但不是所有方面。”

贾维斯通过观察鸣唱鸟类的大脑来研究语言的进化。只能发出本能叫声的动物通过脑干里靠近脊髓部分的一个回路来控制发出那些声音的肌肉。通常这个区域负责调节如呼吸、心跳等自动功能。

贾维斯说，在人类和鸣叫鸟类身上发生的是，一种位于前脑的新的用于学习声音的回路得到了进化，并能控制脑干中用于本能发声的区域。

他对于“语音学习脑回路是如何多次在不同物种身上演化出来的”的理论是，这种回路建立在一种相邻的控制学习某些运动的回路的基础之上。“人类大脑中的口语回路和鸟类大脑中的鸣唱学习回路，来自于对周围的运动元路径（motor pathway）的完全复制。” 贾维斯说，一整条大脑回路是如何被复制的，这点并不清楚。有可能就像某些基因片段有的时候会被复制出来，并被选为其他用途。反正，它们就这样进化出来了。

（royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rstb.2015.0056）

能够进行语音学习的鸟类和人类，都拥有了这种极罕见但相似的脑回路，使得他们能够学习并生产声音。这意味着那些尝试通过研究与人类的进化关系很远的斑胸草雀的交流行为来解读人类语言的科学家们的工作，有着重大意义。

贾维斯说：“我认为我们人类总是倾向于夸大自己的独特。”尽管已经观察到斑胸草雀在实验室里的叫声，或树丛间八哥的鸣唱，与我们人类的语言看起来有多么的不同，贾维斯仍然这样认为。“而一年之后，我们就在进行一项发现来揭示这些回路之间的联系，或者说这些机制如何产生了声音，以及这些机制与人类的大脑有多相似。”

文/Betsy Mason

译/Hasutai Liu

校对/芝麻塞牙缝儿

原文/knowablemagazine.org/article/mind/2022/do-birds-have-language

本文基于创作共享协议（BY-NC），由Hasutai Liu在利维坦发布

文章仅为作者观点，未必代表利维坦立场

关键词：科学家们斑胸草雀一遍又一遍