人類(lèi)言語(yǔ)是一種復雜的交流形式，需要精準控制發(fā)聲器官來(lái)說(shuō)出詞匯。實(shí)際上，人類(lèi)并不是唯一能夠發(fā)聲的生物，鳥(niǎo)類(lèi)也能以這種形式交流，但它們的方式于人類(lèi)不同。其中，虎皮鸚鵡能夠發(fā)出許多種聲音，甚至能夠模仿人類(lèi)說(shuō)話(huà)，因此，研究人員推測，這種鳥(niǎo)類(lèi)與人類(lèi)發(fā)聲背后的神經(jīng)過(guò)程可能是類(lèi)似的。
近日，國際頂尖學(xué)術(shù)期刊?Nature?發(fā)表的一項研究顯示，鸚鵡學(xué)舌不只是簡(jiǎn)單的模仿——它們的腦中藏著(zhù)人類(lèi)語(yǔ)言進(jìn)化的關(guān)鍵密碼。
該研究以：Convergent vocal representations in parrot and human forebrain motor networks?為題，于 2025 年3月19日發(fā)表在了?Nature?期刊，通訊作者為紐約大學(xué)?Michael Long?教授，第一作者為博士后楊澤天。
該研究表明，虎皮鸚鵡大腦中控制發(fā)聲的區域竟與人類(lèi)語(yǔ)言皮層有著(zhù)驚人的相似工作機制，這為語(yǔ)言進(jìn)化提供了新線(xiàn)索，也為語(yǔ)言研究及語(yǔ)言障礙治療打開(kāi)了新思路，還為腦機接口技術(shù)提供了靈感。
會(huì )說(shuō)話(huà)的鳥(niǎo) vs 只會(huì )唱歌的鳥(niǎo)：誰(shuí)更接近人類(lèi)？
在動(dòng)物世界中，虎皮鸚鵡堪稱(chēng)“語(yǔ)言大師”。這種身長(cháng)不到 20 厘米的小鸚鵡不僅能模仿人類(lèi)語(yǔ)言（能夠模仿人類(lèi)數百個(gè)詞匯），還能即興組合出千變萬(wàn)化的鳴叫。相比之下，斑胸草雀這種鳴禽雖然歌聲動(dòng)聽(tīng)，但其終生只會(huì )重復固定曲目。
這種差異背后，暗藏著(zhù)一個(gè)困擾科學(xué)界多年的謎題：為何只有人類(lèi)和少數動(dòng)物具備靈活發(fā)聲能力？
在這項最新研究中，研究團隊研究了虎皮鸚鵡和斑胸草雀的神經(jīng)記錄，以揭示大腦如何編碼發(fā)聲。他們通過(guò)對比實(shí)驗發(fā)現，答案可能藏在鳥(niǎo)類(lèi)的前腦運動(dòng)區。借助高密度硅電極技術(shù)，他們首次繪制出虎皮鸚鵡發(fā)聲中樞——前弓狀皮質(zhì)（AAC）的中央核的神經(jīng)圖譜，發(fā)現這里就像一個(gè)“聲音調音臺”：不同神經(jīng)元分工明確，有的專(zhuān)管高頻諧波，有的控制低頻噪音，還能實(shí)時(shí)微調音高。相比之下，斑胸草雀的對應腦區，卻像老式磁帶般只能按固定順序播放。
斑胸草雀（左）和虎皮鸚鵡（右）發(fā)聲時(shí)的神經(jīng)記錄
鸚鵡大腦里的“語(yǔ)音地圖”
該研究中最驚人的發(fā)現是：當虎皮鸚鵡發(fā)出不同音高的聲音時(shí)，其前弓狀皮質(zhì)的中央核會(huì )呈現規律性的神經(jīng)活動(dòng)梯，這幾乎完美復刻了人類(lèi)語(yǔ)言皮層的音高編碼機制——就像鋼琴鍵盤(pán)在腦中的投影，低音區到高音區井然有序。
更精妙的是，其單個(gè)神經(jīng)元也展現出專(zhuān)業(yè)“調音師”的特質(zhì)。約 51% 的 AAC 神經(jīng)元對特定音高有選擇性響應，當虎皮鸚鵡發(fā)出滑音時(shí)，不同神經(jīng)元接力激活，如同交響樂(lè )團各聲部的默契配合。這種群體編碼方式，使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )僅需 5 個(gè)最優(yōu)神經(jīng)元就能精準預測發(fā)聲頻率。
破解語(yǔ)言進(jìn)化之謎的鑰匙
這項研究顛覆了傳統認知：1、靈活發(fā)聲的神經(jīng)基礎：虎皮鸚鵡的前弓狀皮質(zhì)的中央核通過(guò)“功能圖譜”動(dòng)態(tài)組合聲音元素，而斑胸草雀對應腦區只能線(xiàn)性編碼固定音節；2、跨物種的進(jìn)化趨同：鸚鵡與人類(lèi)在完全不同的演化路線(xiàn)上，但發(fā)展出了相似的語(yǔ)音控制策略；3、臨床轉化潛力：虎皮鸚鵡可作為失語(yǔ)癥、帕金森病等語(yǔ)言障礙疾病的新的動(dòng)物模型。
論文第一作者楊澤天博士表示，虎皮鸚鵡的大腦就像保存完好的語(yǔ)言進(jìn)化“活化石”，而我們正在破譯其中通用的神經(jīng)編碼規律。
從鸚鵡學(xué)舌到人類(lèi)語(yǔ)言，這項研究揭示了智慧的聲音永遠在進(jìn)化之路上共鳴。當我們聽(tīng)懂鳥(niǎo)語(yǔ)中的神經(jīng)密碼，或許就離破解語(yǔ)言之謎更近了一步?；蛟S在不久的將來(lái)，通過(guò)模仿鸚鵡大腦的“調音”機制，我們能修復人類(lèi)受損的語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò )，讓失語(yǔ)的患者重新“唱響”人生。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08695-8
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