本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
語言，即學習詞彙並將它們組合成有意義句子的能力，是人類本質的核心。我們生命的開始就像我們偉大的猿類親戚（例如黑猩猩）一樣，只能做一些哭泣之類的事情。但是很快，我們就學會了模仿父母和同齡人的話語。這種模仿聲音的能力，稱為聲音學習，出奇地罕見。其他大型猿類不會這樣做。狗或貓也不會。事實上，唯一被證明可以學習發聲的哺乳動物是鯨類動物（海豚和鯨魚）、鰭足類動物（海豹和海獅）、大象和蝙蝠。
既然我們最親近的親戚都不能改變它們的聲音，那麼我們最後的共同祖先可能也不能。人類有什麼不同，導致我們進化出語言能力？我們祖先的大腦發生了怎樣的變化，使我們能夠說話？
這些問題激發了我的研究，但很難回答。科學家們無法研究我們原始人類祖先（例如，古代智人）的發聲，因為口語不像骨骼那樣會變成化石（儘管我們數百萬年後的後代在挖掘我們的 YouTube 影片和播客時會更容易）。大腦腐爛得非常快，因此我們無法觀察能人或直立人的神經結構。
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那麼，像我這樣的研究人員可以在哪裡尋找答案呢？一個詞：鳥類。聲音學習在鳴禽、鸚鵡和蜂鳥中很普遍，能力範圍從只能學習一種歌曲的鳴禽（例如斑胸草雀）到可以模仿數百個人類單詞的鸚鵡（例如非洲灰鸚鵡）。即使鳥類和人類在進化上相隔超過 3 億年，鳥類大腦中控制聲音學習的區域也與人類大腦中的語言區域驚人地相似。這意味著鳥類和人類在模仿聲音方面趨同於相似的神經機制。
在我的工作中，我研究會聲音學習的鳥類如何感知聲音模式。模式可以被認為是基本單元的序列，無論是單詞、鳥鳴還是幾何形狀。有了這個框架，我們可以將語言和鳥鳴放在同一個層面上看待。但由於我不懂鳥語，我請鳥類告訴我它們能聽到什麼模式。我訓練它們進行相當於人類聽力測試的行為：當它們聽到聲音時，不是舉手，而是啄擊一個按鍵。使用這種方法，我們的實驗室（馬里蘭大學的鳥類行為神經科學實驗室）已經證明，長尾小鸚鵡可以聽到當它們漫長的、雜亂無章的歌曲中的單個元素被亂序播放時，這意味著它們知道關於它們的歌曲應該如何排列的類似語法的規則。
而我只是全球眾多探索會聲音學習的鳥類的認知能力的科學家之一。對這些長著羽毛的語言學家的激動人心的研究正在推動我們比以往任何時候都更接近理解沒有語言的大腦是如何進化成擁有語言的大腦的。
德克薩斯大學西南醫學中心和杜克大學的科學家最近透過使神經元發光，在鳴禽大腦中發現了一條新的通路。他們將一種病毒注射到將負責產生歌曲的區域與負責聽到歌曲的區域連線起來的神經元中。該病毒導致熒光蛋白在腦細胞每次放電時表達，研究人員發現，每次鳥類唱歌時，神經元都會發光。這意味著神經元正在將關於如何唱歌的指令傳遞給聽到正在唱什麼的神經元。這種從運動系統到聽覺系統的反饋使學習中的鳥類，比如您的寵物雞尾鸚鵡，能夠預測它們將聽到從喙中發出的聲音，從而更好地模仿您最喜歡的歌曲。人類大腦中類似的通路可能幫助我們學習和保持口語詞彙。
萊頓大學的研究人員確定了鳴禽（即斑胸草雀）和鸚鵡（即長尾小鸚鵡）如何聆聽聲音模式的重要差異。他們訓練鳥類在聽到以特定模式 XXY 排列的聲音序列時啄擊按鍵，並在聽到不同的模式 XYX 時停止啄擊。一旦鳥類學會了這種差異，研究人員將新的聲音插入到相同的模式中，長尾小鸚鵡仍然會為正確的 XXY 排列啄擊，而斑胸草雀則不會。這意味著長尾小鸚鵡可以學習聲音的抽象模式，這在動物中是一種非常罕見的能力，也是人類語言習得的基礎。例如，我們使用抽象模式來理解主語-動詞-賓語句子中單詞之間的關係，無論將什麼詞插入到框架中。
斑胸草雀和長尾小鸚鵡如何聆聽聲音模式的這些差異可以用鳴禽和鸚鵡大腦中有趣的差異來解釋。在比較了許多鸚鵡和鳴禽物種的大腦後，一個大型國際研究小組假設鸚鵡與鳴禽共享一個“核心”歌曲系統，但隨後進化出一個獨特的“外殼”歌曲系統，從而增強了聲音學習能力。以類似的方式，人類大腦可能在祖先原始人類的迴路之上開發出了新的語言相關回路。
經過數十年的研究，我們現在比以往任何時候都更瞭解鳥類的聲音學習，這為我們智人如何獲得語言能力提供了寶貴的線索。然而，我們還有很多尚未發現的東西，我認為鳥類是理解語言進化的關鍵。沒有它們，樹木和天空將不再那麼色彩繽紛和悅耳動聽，我們發現人類語言如何進化的機會也將渺茫。因此，當語言進化的故事最終完成時，請準備好感謝鳥類。