犬脑也能像人一样切分语音单词

匈牙利厄特沃什·罗兰大学（Eötvös Loránd University）行为学系交流神经行为学实验室的一项新研究显示，狗的大脑会像人脑一样，把连续语音切分成以辅音为骨架的单词。相关论文发表在《Science》上。研究团队认为，高效语音加工未必源于人类独有的语言能力，长期接触语音本身就可能重塑大脑功能，即便是在与人类进化距离较远的哺乳动物中也是如此。

辅音偏好：人类语音加工的已知特征

该实验室负责人、认知神经科学家、论文通讯作者Attila Andics解释，单词由元音和辅音两类语音构成。元音更响亮、更易被注意，但辅音通常构成单词的骨架。在连续语流中，聚焦辅音更容易识别出单个单词，从婴儿期开始人脑就倾向于这样做，这一现象被称为“辅音偏好”（consonant bias）。

问题在于，辅音偏好的出现是否必须依赖人类独有的复杂语言能力，或是一颗天生结构不同的大脑？还是说，它可能通过简单的模式学习产生，其原理也存在于不会说话的其他动物中？

20人20犬的EEG对比实验

为回答这一问题，研究人员比较了20名人类和20只伴侣犬对语音的脑反应。论文共同第一作者、生物学家Boglárka Morvai表示，如果对辅音这种声学上不突出语音的偏好需要人类独有的语言能力才能发展，那么其他物种就不应表现出这种偏好，即便狗一生中大量时间都处在人类语音环境中。反之，如果语音调谐基于对反复听到语音的简单模式学习，那么狗脑中也应出现辅音偏好，尽管此前在与人类亲缘更近的灵长类中并未发现这种偏好。

实验中，人与狗都聆听连续、未切分的语流。语流中辅音与元音交替出现，没有停顿或其他声学线索加以分隔。语流分为三类：第一类中反复出现的辅音模式构成连续的三音节词骨架，辅音之间的元音可自由变化；第二类相反，由反复出现的元音模式构成词骨架；第三类为对照，不含任何反复模式，音节随机排列，不构成单词。

研究采用无创脑电图（EEG），通过置于头皮上的电极记录脑电活动，并借助“神经同步”现象进行分析：大脑活动可以跟随所听声音中检测到的节律，检测越可靠，脑反应越有节律。研究者预期，若某物种大脑偏好辅音，当辅音构成词结构时，其脑活动应更容易跟随单词节律。

两物种的相似与差异

结果显示两个物种高度相似。论文共同第一作者、心理学家Kinga G. Tóth介绍，在辅音结构语流中，狗脑与人脑一样成功与单词节律同步，且同步强度高于元音结构或对照语流。这是首次有证据表明，辅音偏好也能出现在人类以外物种的大脑中。

脑反应的时间进程提供了进一步证据：在每个单词开始约400毫秒后，人与狗的脑电活动都出现明显变化，但仅见于辅音结构单词。这一时间窗正是已知反映连续语音切分为单个单词的窗口。

研究还发现，这种对语音特征的调谐并不只出现在生命最初几个月就生活在语音丰富环境中的狗身上。最初三个月生活在街头或收容所、而非作为家庭宠物的狗，同样表现出较强的辅音偏好。Tóth认为，这进一步说明辅音偏好不需要在特定早期发育阶段出现的预置语言加工机制，而可能通过相对简单的模式学习产生。

两个物种之间也存在差异。其一，人类也能检测由元音模式定义的单词，尽管不如辅音结构时成功，而狗不能，提示人类在学习非偏好语言模式时表现更好。其二，音节节律在两者脑反应中均出现，但只有人脑与语音音素节律同步，说明人脑能以更精细的分辨率处理连续语音：对人类而言每个语音是一个独立单元，而对狗而言音节是最小加工单元。

Andics总结说，这些发现表明，大脑对语音的调谐、特别是辅音偏好的出现，并不需要预置的大脑结构和类人语言能力；规律接触语音可能就足以改变大脑功能，并产生此前只在人类身上观察到的加工特征，即便是在与人类进化距离较远的物种中也是如此。

来源：BioTechniques（英文原文，生物航编译，内容以原文为准）