Boeken

Friday, March 28, 2008

Grommen, knorren, blaffen, fluiten...praten

Voor een studie naar de evolutie van taal moeten we af van het alléén bestuderen van apen. Juist andere dieren zijn interessant. Vogelzang vormt bijvoorbeeld een prachtig modelsysteem voor vocale imitatie. Decennialang domineerden speculaties het onderzoek naar taalevolutie. In de afgelopen vijf jaar geven studies naar geluidsproductie door vogels, geiten, honden, krokodillen en andere dieren nieuwe inzichten in hoe gesproken mensentaal is ontstaan.

Dit artikel is gepubliceerd in Natuurwetenschap & Techniek, Oktober 2003


“Hello there”. “Hey, hey, hey, get outta there”. Deze simpele zinnen rolden uit de mond van Hoover, een zeehond. Hoover at vrijwel alles, vandaar zijn naam: stofzuiger. Een visser uit Maine, een staat in het noordoosten van de Verenigde Staten, pikte het dier als jonkie van drie maanden op. Hij verzorgde Hoover drie jaar lang in de haven, waar de zeehond voortdurend zeelui hoorde praten. Na die drie jaar sprak Hoover korte, simpele zinnen met de typische tongval van een dronken visser uit Maine.

Vocale imitatie vinden we bij diverse vogels (met als bekendste de papegaai), walvisachtigen, dolfijnen en zeehonden. De aap, en in het bijzonder de mensaap, schittert in dit rijtje door afwezigheid, terwijl hij toch ons nauwste verwant is. Chimpansees slagen er echter niet in rudimentaire gesproken taal te leren. Met het leren van tekentaal en visuele symbolen komen ze daarentegen wel een beetje vooruit.

Overeenkomsten genegeerd
De Amerikaanse bioloog en cognitiewetenschapper Tecumseh Fitch bestudeert de evolutie van gesproken mensentaal aan de hand van vergelijkend onderzoek bij uiteenlopende dieren, zoals geiten, honden, varkens, apen, krokodillen en vogels. Hij vindt dat zeker in het verleden veel te veel aandacht is geschonken aan de verschillen tussen mens en dier: “Mijn stelling is dat onze bijzondere taaleigenschappen wel degelijk zijn gebaseerd op vermogens die we delen met andere zoogdieren en gewervelden.”

Fitch legt hij uit dat de vergelijkende biologische aanpak logisch lijkt, maar toch echt nieuw in het veld is. “Als je zoekt naar artikelen over de evolutie van taal, dan vind je veel over fossielen en over taalkunde. Ik vind het onbegrijpelijk dat er zo weinig aandacht is voor de biologische component. Fossielen hebben ons nauwelijks betrouwbare informatie bezorgd over de evolutie van taal. Taal blijft immers niet als fossiel achter. En in taalkunde zit veel speculatie, maar weinig harde feiten. Hoe kunnen psychologen en linguïsten het zuiver biologische taalonderzoek nog negeren? Ik begrijp het niet, maar het gebeurt wel. Daarnaast beperkte het biologische taalonderzoek zich lang tot apen, omdat dat onze nauwste verwanten zijn. Maar apen zijn veel slechter in het imiteren van geluiden dan vele vogels en walvisachtigen. En die hebben taalonderzoekers lange tijd niet onderzocht.”

De evolutie van taal is zonder twijfel het gevolg van parallelle anatomische veranderingen van het spraakgebied en veranderingen in het brein. Eind 19e eeuw wisten wetenschappers al dat het strottenhoofd bij mensen relatief laag zit ten opzichte van de meeste dieren. Lang heeft men gedacht dat dit cruciaal was voor menselijke spraak. Eind jaren zestig van de vorige eeuw brak het inzicht door dat een lager strottenhoofd een belangrijk effect heeft op de resonantiepieken van het menselijk stemkanaal, de zogeheten formanten. Fitch toont een röntgenvideo van een sprekende persoon. De tong danst op een gecompliceerde manier in mond en keel. Razendsnel variërende, stijlvolle curven. Een schijnbaar onnavolgbaar modern ballet. Toch weet de mens dat ballet telkens weer weet te herhalen en zelfs fundamenteel te wijzigen, zoals bij het leren spreken van een andere taal.

“Het verlaagde strottenhoofd zorgt ervoor dat mensen een veel breder spectrum aan geluiden kunnen produceren dan dieren”, zegt Fitch. “Het verbaast me echter nog steeds dat het zo lang heeft geduurd tot we de geluidsproductie van dieren zijn gaan onderzoeken. Ruim dertig jaar na de ontdekking van het belang van het lage strottenhoofd bij mensen.”

Röntgenvideo van blèrende geit
De sleutel tot menselijke spraak is de bron-filtertheorie. De stembanden aan het strottenhoofd zijn de geluidsbron. Zij hakken de luchtstroom in stukjes en zorgen voor een groot bereik aan trillingsfrequenties. Het gehele spraakkanaal fungeert vervolgens als een soort filter, net zoals een klankkast dat doet. Bij een volwassen mens is het stemkanaal gemiddeld 17,5 centimeter lang, met de stembanden op het strottenhoofd aan het lage uiteinde, en de lippen aan het hoge uiteinde. De benedenzijde van het spraakkanaal is akoestisch gezien een gesloten uiteinde en de mond een open uiteinde. Deze kolom versterkt frequenties in de buurt van bepaalde resonantiefrequenties, typisch bij 500, 1500, 2500, 3500...hertz. Vormverandering van de keel, de mond, de tong en de lippen verandert de frequenties van de formanten.

Als eerste onderzocht Fitch met zijn collega’s de manier waarop dieren hun strottenhoofd gebruiken bij het uiten van geluiden. “We hebben röntgenvideo’s gemaakt van een geit, een hond, een varken en van apen. Het is moeilijk om de dieren goed te laten samenwerken, maar we zijn erin geslaagd. De verrassende uitkomst was dat op het moment dat bijvoorbeeld de hond blaft of de geit blèrt, het strottenhoofd aanzienlijk naar beneden schuift. Het stemkanaal lijkt dan ineens op dat van de mens. Hetzelfde gold bij alle dieren die we onderzochten. Dat is een belangrijke conclusie. Verder zien we duidelijk dat formanten in dieren statisch zijn. De mens kan formanten veranderen. En dat is het anatomische geheim van menselijke spraak.”

Het bijzondere bij mensen is dat het strottenhoofd permanent is verlaagd. Maar ook dat blijkt niet zo uniek, zegt Fitch. “We vinden het lage strottenhoofd eveneens in grote katachtigen, zoals leeuwen en tijgers en zelfs in koala’s. Toch hebben zij niets dat lijkt op onze gesproken taal. De verlaging van het strottenhoofd heeft zich bij deze dieren dus onafhankelijk ontwikkeld. Maar zo verrassend is dat niet. Dat is de diversiteit die we in de hele biologische evolutie van dieren terugzien. Dezelfde principes worden meerdere malen, onafhankelijk ontwikkeld.”

Gewicht verliezen door te lachen
Een pasgeboren mensenbaby heeft nog geen laag strottenhoofd. Daardoor kan het een aantal geluiden die volwassenen kunnen produceren, zoals i.., oe.. en a.., nog niet maken. In de periode van drie maanden tot de leeftijd van drie of vier jaar daalt het strottenhoofd geleidelijk af. Waarom dit gebeurt, is onbekend. Daarnaast vindt bij mannen in de puberteit nog een tweede verlaging plaats. Een lager stemgeluid is het gevolg.

Fitch: “Deze tweede afdaling van het strottenhoofd past in een hypothese die stelt dat een dier zich groter wil doen lijken dan het werkelijk is door lagere geluiden te produceren. Een vorm van intimidatie bij veel beesten. Ik kwam op het idee toen ik geluiden van een krokodil in zijn groeifase bestudeerde. Een meter, twee meter, drie meter, vier meter...met de groei van het beest werden de formanten lager en lager. Immers, hoe langer het stemkanaal, hoe lager de formanten.” Het blijkt dat dieren formanten net zo nauwkeurig waarnemen als mensen dat doen. Dat suggereert dat die resonantiefrequenties een rol spelen bij het onderscheiden van individuen.

Fitch deed tevens een experiment met mensen. Eerst moesten ze spreken met getuite lippen en daarna met ingetrokken lippen, zoals bij het lachen. Luisteraars dachten dat de spreker groter was als hij sprak met getuite lippen, en kleiner wanneer hij met ingetrokken lippen sprak. “Door te lachen, kun je gewicht verliezen”, grapt Fitch, “want je lijkt dan kleiner voor een toehoorder die je niet ziet. Veel economischer dan alle diëten! Als je het uitrekent gaat het wel om vijftien kilogram!”

De hypothese van het overdrijven van de grootte heeft wellicht ook een rol gespeeld bij het ontstaan van een lager strottenhoofd bij de mens als soort. Toch blijkt het verlaagde strottenhoofd niet de sleutelfactor voor het ontstaan van menselijke spraak, zoals wel lang is gedacht. Leeuwen en tijgers hebben ook een verlaagd strottenhoofd, maar geen spraak. Fitch: “Ik ben ervan overtuigd dat als we een chimpansee of een hond uitrusten met menselijke hersenen, hij wel degelijk kan spreken. Weliswaar niet zo duidelijk en snel als de mens, maar met wat moeite kunnen we hem wel verstaan. Het verlaagde strottenhoofd geeft ons het voordeel van meer, sneller en beter te kunnen praten, maar cruciaal voor spraak is het niet.”

Een vogel die een krekel nadoet
Er is dus meer dan het strottenhoofd en de anatomie van het spraakkanaal. “En dat is het brein”, zegt de Amerikaanse bioloog en cognitiewetenschapper. “Een belangrijk begin van nieuw onderzoek is de vocale imitatie. Er zijn vogels die veel beter dan mensen geluiden kunnen nabootsen: geluiden van een soortgenoot, een krekel en zelfs een deuntje van een mobiele telefoon. Maar wíj zijn weer veel beter in de manier waarop we vocale imitatie gebruiken in onze communicatie.”

De vocale imitatie door vogels wordt volgens Fitch de komende jaren een cruciaal en rijk onderzoeksterrein in de neurowetenschappen. Vogelzang vereist snelle, complexe en gecoördineerde activiteit, net als bij menselijke spraak. Ongeveer de helft van alle soorten vogels leert de patronen van hun vocalisaties van soortgenoten. Ook in dit opzicht komen vogelzang en menselijke spraak overeen. Vogelzang vormt daarom een prachtig modelsysteem voor onderzoek naar menselijke spraak.

Vocale imitatie leidt ons volgens Fitch naar de hypothese dat taal is ontstaan uit lange, betekenisloze structuren die voorafgingen aan betekenisvolle zinnen. “Een soort prototaal zonder betekenis, wellicht zoiets als muziek. Ik besef dat ik me nu op het gebied van speculaties begeef, maar ik vind dat we met de huidige kennis over vocale imitatie de hypothese dat taal is ontstaan uit een soort van muziek op zijn minst serieus moeten nemen. Ik ben geen gelovige, in de zin van een aanhanger van één hypothese. We moeten gewoon diverse hypothesen onderzoeken. Maar het is prima mogelijk dat er seksuele selectie heeft plaatsgevonden op complexe vocale uitingen.”

Fitch laat een stukje jazzmuziek van zangeres Sarah Vaughan horen. “Wat je hoort is scat-zingen, gevormd door betekenisloze lange structuren: ‘babadiebababaloe...’. Misschien moeten we aan een soort van scat-zingen denken als prototaal. Ik denk dat als er in het brein een prioriteitenstrijd is tussen de verwerking van een taalfragment en muziekfragment, het muziekfragment wint. Meer hersenonderzoek naar muzikale en taalstructuren zou dat kunnen uitwijzen.”

Ergens in de afgelopen zes miljoen jaar
De meeste taalonderzoekers steunen juist de omgekeerde theorie: een taal die met kleine structuren begon. De theorie van woorden eerst, en daarna zinnen. Fitch: “Ik vind dat veel te weinig onderzoekers de hypothese van muziek, of iets soortgelijks, als prototaal serieus nemen. Het feit dat imitatie van complexe vocale structuren onafhankelijk bij diverse dieren is ontstaan, vind ik op zijn minst een aanwijzing in de richting van de muziekhypothese. Darwin opperde dat idee trouwens ook al.”

In 1866 verbood de Parijse Linguïstische Vereniging een verdere discussie over de evolutie van taal, om jonge wetenschappers niet een ondoordringbaar woud van pure speculaties in te sturen. In die tijd beheersten slagen in de lucht de discussie. Er lagen geen harde feiten op tafel. “Als we de studie naar de evolutie van taal aanvullen met moderne, empirische feiten over andere dieren, dan bedrijven we wél echte wetenschap”, zegt Fitch. “Niet langer domineren alleen speculaties het onderzoeksveld. Hóe homo erectus sprak, áls hij dat al kon, kunnen we toch niet achterhalen, noch of hij gebarentaal of geluidentaal gebruikte. Bovendien is de vraag naar waarom en hoe taal ontstond veel interessanter dan de vraag wanneer gesproken taal ontstond. Het enige zinvolle dat we over de wanneer-vraag kunnen zeggen, is dat ergens na onze afsplitsing van de chimpansees gesproken taal is ontstaan. Dus ergens in de afgelopen zes miljoen jaar. Sommige onderzoekers praten over 100.000 tot 200.00 jaar geleden, maar dat is puur giswerk.”

Internet
www.wjh.harvard.edu/~tec/ Website met artikelen van Tecumseh Fitch