語言的神經認知/語言的演化
大多數動物至少在一定程度上具有與同類交流的能力。例如，蜜蜂有特定的舞蹈，向蜂巢中其他蜜蜂發出訊號，指示花朵相對於蜂巢的位置。猿類可以發出警告聲，通知同類有捕食者接近，而狼可以展示不同的社會訊號 - 如統治或順從 - 這是由於共同的的面部表情和手勢集。
然而，能夠使用複雜、充分發展的語言似乎是人類的固有和獨特特徵，因為到目前為止，在任何其他已知物種中都沒有觀察到這一點（例如，Fisher & Marcus，2006）。大多數情況下，動物的交流系統是由一組有限的表達方式或行為組成的，這些表達方式或行為具有非常具體和有限的意義。另一方面，人類能夠將抽象的含義與詞語聯絡起來；他們可以使用一個基本上無限的詞彙來表達複雜的思維鏈，並且由於句法的組合能力，可以構建複雜的句子來表達物體之間特定時間或空間關係。因此，這種高水平的語言對人類物種來說是獨一無二和普遍的。在研究語言的神經認知時，人們可能會想知道它的起源。語言是如何以及在何種情況下發展起來的？它是在達爾文自然選擇的軌道上進化而來的嗎？如果是這樣，為什麼我們今天可以觀察到如此大量的不同語言，因為似乎不太可能自然壓力是導致它們全部存在的原因？調查語言的起源並非易事。事實上，研究人員面臨著如此嚴重的困難，以至於對語言起源的探索已經被挑釁地稱為“科學中最難的問題”（Kirby & Simon，2003）。第一個障礙是決定性的：什麼是語言，它應該具備哪些具體特徵才能被歸類為語言？即使研究人員同意一個普遍的定義，他們仍然必須面對一個更大的問題：缺乏具體的經驗證據。在研究特定解剖特徵或相對簡單的運動任務（例如，行走）的進化時，存在著來自不同發展階段的化石考古發現的實質性證據。相反，語言是複雜認知和運動能力的組合，其出現無法追溯到一個特定的時間點。因此，研究人員只能依靠一些間接的測量方法，如人類和猿類的比較（生理）研究、兒童語言發展研究以及在一定程度上化石證據。
不幸的是，使用這些方法來推斷語言的演化，在沒有大量推測的情況下是行不通的。事實上，在達爾文發表《物種起源》後，該研究領域早期對該領域興趣的激增在 1866 年被巴黎語言學會撲滅：似乎當時的大多數論文過度依賴對早期人類在遙遠過去可能面臨的各種情況的純粹猜測。這導致了巴黎語言學會禁止發表任何關於語言演化的研究。一個世紀後，由於更復雜的方法和對進化的更深入理解，這個研究領域再次變得有吸引力，導致了心理學、語言學和考古學等各個科學領域的參與（Jackendoff，2002）。
迄今為止，語言演化的研究缺乏普遍接受的理論。事實上，大多數研究人員對這個問題都有自己的看法，從而增加了不同假設的總數（Kirby & Simon，2003）。本章的目的是指出語言演化的一些方面，這些方面在科學界具有較高的接受度。在討論了這些方面之後，將介紹一個相對較新的語言演化理論，即映象系統假說（Arbib，2012）。
儘管到目前為止關於語言演化的硬性事實或普遍接受的理論仍然很少，但關於這個主題的一些特定假設可以被認為是相對接受的。下一節將介紹其中三個假設：首先，它將探討語言是否是自然選擇的直接目標，還是作為其他（認知）機制演化的副產品而出現的。其次，將介紹原語言作為進化中間步驟的概念。最後，將簡要討論手勢在語言進化中的意義。
由於語言可能為許多不同的外部威脅提供有益的適應性（例如，在狩獵致命動物時相互交流），因此假設人類創造和習得語言的能力是由自然選擇形成的，似乎是合理的。然而，許多研究人員更傾向於副產品理論。它表明語言是一種進化副產品，可能是大腦尺寸和效率增加的表象（例如，Chomsky，1988；Hauser，Chomsky & Fitch，2002；Piattelli-Palmarini，1989）。喬姆斯基本人在關於進化方法的文章中寫道：
“我們對 1010 個神經元塞進一個籃球大小的東西，並且還要受到這個系統隨著時間的推移而發展的特定方式強加的進一步條件，知之甚少。假設所有屬性，或者進化出來的結構的有趣屬性，都可以用自然選擇來“解釋”，這是一個嚴重的錯誤。”（Chomsky，1975，引自 Jackendoff，2002）
副產品理論的支持者認為，像語言這樣的複雜能力不可能在人類從其他靈長類動物中分化出來後相對短的時間內進化出來。此外，根據這種理論，語法本身的存在沒有任何適應性價值。據說語法也無法進化，而是語言的二元特徵，要麼存在於物種中，要麼不存在（Harley，2008）。然而，如今，大多數研究人員相信自然選擇理論，因為（i）顯然有足夠的時間讓語法進化，並且由於（ii）今天大多數研究人員認為，完整語言的存在實際上確實帶來了適應性優勢。例如，一個這樣的優勢是，只有當你獲得了一定程度的語法時，你才能警告同類可能在未來發生的潛在威脅事件（Carroll，2003；Jackendoff & Pinker，2005；Pinker，2003；Pinker & Jackendoff，2005）。一些研究人員甚至將僅僅透過大腦尺寸增大或幸運事故來解釋語言起源的理論稱為“退回到神秘主義”（Jackendoff，2002）。
Patel（2008）對這場持續的討論採取了更加謹慎的態度，並告誡人們不要過早下結論：將語言等人類普遍且獨特的技能的出現歸因於進化，這很誘人，但在生物學角度來看，這往往是不合理的。例如，除了智人之外，沒有其他物種能夠創造和控制火，因此這是一種獨特而普遍的技能。但似乎更合乎邏輯的是，人類對火的掌握是由於人類大腦能力的提高，而不是自然選擇的直接目標。為了把它推向極端，沒有人會認真地說玩電腦遊戲的能力是由於自然選擇產生的。因此，Patel（2008）建議將語言不是自然選擇的直接目標作為研究策略的零假設。然後，適當的科學方法將是收集有利於自然選擇理論的證據，以便能夠證偽這個零假設。以下列表簡要總結了 Patel（2008）提供的證據
• 咿呀學語：每個健康的嬰兒在約 7 個月大的時候就開始發出重複的音節（Locke，1993），即使是聾啞嬰兒（Oller & Eilers，1988）。如果接觸手語，嬰兒會用手“咿呀學語”（Petitto 等人，2004）。這可以被視為訓練機制的證據 - 由自然選擇塑造：因此，人類嬰兒（以及鳴禽）能夠“學習口部運動和聽覺結果之間的關係，換句話說，調整他們將在習得其物種的交流系統中使用的感知運動技能”（Patel，2008）。接觸手語的聾啞嬰兒分別學習手勢運動和視覺輸入之間的關係。
• 人類聲道解剖結構：人類的喉部位置比其他任何靈長類動物（即猿類、尼安德特人）都要低得多，增加了我們可以發出的聲音數量，同時增加了窒息致死的風險（Lieberman，1984）。這種解剖學差異可能是由於自然選擇塑造了身體，最終為現代語言提供了生物學基礎。
• 聲學學習：人類是唯一能夠廣泛使用聲學學習的靈長類動物（Egnor & Hauser，2004），例如，聽取聽覺輸入並試圖模仿聲音，這表明這種特徵是由自然選擇塑造的，以支援嬰兒的語言習得。
• 語言習得的關鍵時期：人類需要在關鍵時期（即童年，參見第 8 章）接觸母語才能掌握它（Lennenberg，1967）。這可能是允許人類非常早地獲得社會重要能力的一種機制。
• 語言的不同形式：語音是人類語言的主要形式，但真正的符號語言，如英國手語（BSL），不能被認為有任何劣勢。事實上，它們在複雜性上與語音一樣豐富，在左半球（Emmorey，2002；參見第 9 章）與口語共享大多陣列成部分（例如音系學、句法學、形態學）和神經基質。人類習得語言的驅動力似乎極其強大，因為不同的形式可以互換使用，因此可能是由自然選擇塑造的。
• 學習和創造語言的心理傾向：1977 年，尼加拉瓜成立了一所聾啞學校，在那裡，成年人試圖教他們唇讀和說西班牙語。在此之前，孩子們彼此隔離，無法交流。有趣的是，他們開始在學校裡發展自己的手語，完全沒有老師或其他成年人的幫助。年輕的學生從年長的學生那裡學習，並新增新的語法元素，從而逐年增加其複雜性（Senghas & Coppola，2001）。最終 - 在大約 25 年的時間裡 - 這種發展導致了完全成熟的尼加拉瓜手語（ISN），證明了人類創造語言的強大心理傾向。
• 固定與語言相關的基因：FOXP2 基因的損傷會導致語言能力嚴重受損，例如口部運動活動障礙或語法和詞彙判斷能力下降（Marcus & Fisher，2003）。非語言能力的損傷似乎不像語言能力那樣嚴重（Alcock 等人，2000a；2000b）。FOXP2 在人類內部幾乎沒有變化，但與其他物種有很大不同。它似乎在過去 20 萬年中已經固定，之前曾是進化的目標（Enard 等人，2002）。
• 無法獲得語言的生物學代價：一個成為自然選擇目標的特徵顯然具有適應性優勢。因此，如果一個人無法獲得語言，他的適應性很可能大幅下降，降低其繁殖機會（因此從基因庫中移除沒有語言能力的人）。
結合這些不同的證據，Patel（2008）認為，拒絕語言不是自然選擇直接目標的零假設是合理的，從而接受語言進化的自然選擇假設。Fitch（2005）同意並承認自然選擇是語言出現的主要機制。但是，他指出它無法解釋語言的各個方面，尤其是像音系學和語義學等較新的方面。雖然顯然對適應性個體行為負責，但自然選擇似乎不太可能塑造語言的組成部分，這些組成部分必須在文化上共享並在幾代人之間社會積累。因此，Fitch（2005）將進化中一個相對新發現的社會選擇力新增到討論中，即親屬選擇。由於這種機制有利於不僅增加個體及其後代的適應性，而且也增加整個親屬的適應性的行為，因此具有支援其親屬的溝通系統的個體將被選中。此外，壽命較長的物種在其一生中將積累許多經驗和複雜的概念。如果傳達給幼年後代，將提高親屬的包容性適應度。
語言從動物般的交流系統到豐富、現代語言一步到位的想法似乎不太可信（Fitch，2005）。這就是為什麼 Bickerton（1990）引入了“原始語言”一詞，說明語言的進化需要兩個階段。在他看來，原始語言首先隨著大約 160 萬年前的直立人的出現而出現。與現代語言一樣，原始語言也有與不同概念相關的語音標籤，但它與現代語言的區別在於它缺乏句法。Bickerton（1990）有爭議地假設，在智人出現後的大約 5 萬年前，從原始語言到語言的快速、自發的步驟。有趣的是，有一些證據支援他的說法，因為原始語言在今天仍然可以觀察到，例如，在 pidgin 語言中（Bickerton，1981），在語言剝奪的兒童中（“Genie”；Curtiss，1977，參見第 8.6.3 章），在嬰兒的早期語言中，或者在教猿類語言時（Savage-Rumbaugh，Shanker & Taylor，1998）。
可以區分兩種關於原始語言的不同型別理論，即合成和分析模型（Hurford，2000；Fitch，2005）。根據合成模型，原始語言由具有特定含義的單個片語成，就像 Bickerton（1990）的理論一樣。假設詞彙（即詞彙）先出現，實現現代語言水平的必要成分是適當的句法，以便使用這些單個詞形成複雜的句子。相比之下，在分析理論中，原始語言由全句詞組成。全句詞是一個不可分解的詞，具有非常複雜的含義（實際上代表一個完整的命題），甚至會隨著語境而改變。例如，想象一個（假設的）詞，比如“krumblak”，它表示類似於“當心坐在你左邊草叢裡的獅子”的內容。越來越多的證據支援分析模型，因為全句詞在今天仍然存在（Wray，2002）：嬰兒的單字發語似乎具有相當複雜的含義（例如，“ebab”可能代表類似於“請給我一些蘋果汁”的內容），甚至成年人也在使用它們（例如，“更多”在烹飪食物的語境中可能意味著“在燉菜中新增更多肉”）。在回顧了人類和動物之間多項比較研究的資料後，Fitch（2005）指出“在語音交流系統中進化出複雜的學習結構更容易（正如鳥類和鯨魚中這種結構的多重平行進化所證明的那樣），而不是進化出組合意義的系統”。他得出結論，分析理論似乎在研究中佔上風（參見：Arbib，2003；Bickerton，2003）。
綜上所述，原始語言是一個非常合理的概念，得到了相當廣泛的證據支援。許多研究人員同意，語言經歷了不同的中間表現形式（例如，Jackendoff，2002；Fitch，2005），但可能性比 Bickerton（1990）最初建議的更多。Bickerton 本人在他後來的著作中對原始語言採取了更漸進的立場（Calvin & Bickerton，2000），遠離了在短時間內從原始語言到現代語言的自發巨大飛躍的想法。
鑑於語言的多模態性，假設除了語音之外，手動手勢和符號在語言的進化中發揮了相當突出的作用是很有可能的。事實上，這個提議一點也不新，因為它是在 80 多年前首次提出的（Paget，1930）。最近，Corballis（2003；2004）提出，第一個靈長類動物的交流系統幾乎完全由手勢組成，而語音則是從那時起發展起來的，有效地將我們的雙手從交流中解放出來，從而使我們能夠在與同類交談的同時使用工具。McNeill（2012）同意手勢的重要性，但指出手勢優先理論不正確。在他看來，語音和手勢密切相關，因此它們同樣重要。手勢出現在大多數交流情況下，涵蓋與語音相同的想法，因此兩種形式構成一個整體。根據 McNeill（2012）的說法，關於語言進化的理論需要解釋語言的本質，手勢優先理論不能準確，因為它們沒有考慮可以觀察到的語音-手勢統一性，而是預測了語音的明顯優勢和手勢的次要、微不足道的作用。
比較研究確實為手勢在語言進化中的重要性提供了一些證據，因為猿類的大腦在專業化方面與人類的大腦非常相似（Cantalupo & Hopkins，2001）。重要的是，布羅德曼區 44 - 可能參與這些物種手動手勢的協調 - 在黑猩猩和大猩猩的左半球擴大，對應於人類的布羅卡區，這是參與語音的經典區域之一。映象神經元 - 在執行動作或感知另一種動物執行相同動作時發射 - 位於猿類這種非常區域（Rizzolatti，Fadiga，Goassi & Gallese，1996）。腦成像研究表明，當執行或觀察抓取任務時，人類大腦中對應區域的活動增加，但僅在簡單地觀察物體時則沒有（Grafton，Arbib，Fadiga & Rizzolatti，1996）。有人認為，映象神經元是語言進化的“啟動器”，使模仿能力成為可能，因此發展出第一個手動符號（Stamenov & Gallese，2002；Arbib，2005）。
考慮到所有這些證據，假設語言要麼獨立進化，從手勢開始，要麼是口語和手勢作為符號語言的應用一起以動態的方式進化，似乎非常合理。在下一節中，將介紹一個基於這些發現的現代語言進化理論。
在上一節中，我們瞭解到，語言最有可能由於自然選擇而進化，經歷了幾個中間形式，並且手勢可能在這個過渡中發揮了重要作用。映象系統假設，由邁克爾·阿比布（2012）提出，為語言的出現提供了一個有趣的解釋，同時滿足了所有這些標準。他的主要論點是，自然選擇塑造了人類的身體和大腦，導致大約 10 萬到 20 萬年前的語言準備的早期智人。從這段時期開始，人類能夠使用第一種原始語言。現代語言的發展是在接下來的 5 萬到 10 萬年中透過文化進化完成的。阿比布（2012）提出了三個關鍵假設
假設 1。沒有天生的普遍語法：阿比布（2012）與喬姆斯基關於基因編碼的普遍語法的論點保持距離，認為人類大腦透過自然選擇適應了原始語言而不是現代語言。人類基因組提供了學習和創造語言的準備，但沒有編碼任何句法知識。
假設 2. 語言準備是多模態的: 聾啞語言並不比口語低階。即使在對話中，面部表情也傳遞著大量資訊，表明言語和手勢之間存在密切聯絡。因此，可以假設不同的模態——言語和手勢——共同進化，最終形成了語言準備。
假設 3. 映象系統假說: 負責語言產生的機制是在映象神經元系統抓取功能的基礎上進化而來的，從而為語言對等（表示言語或手勢對雙方溝通者都具有相同的意義）提供了進化基礎。
語言在進化過程中必須經歷幾個階段，才能獲得必要的屬性，才能被認為是原語言或現代語言。表 1 總結了映象神經元假說（Arbib，2012）所提出的這些關鍵階段，而下一節將更詳細地介紹它們。
如上所述，抓取映象系統的存在是 Arbib（2012）所提出的語言進化的起點。它存在於猴子、猿類以及人類身上。在人腦中，它可以位於布羅卡區（以及其他區域）。雖然最初並非“旨在”用於交流，但映象系統為語言的進化提供了進化基礎：透過能夠執行和識別動作，它允許了一種極其重要的屬性存在，即語言對等。語言對等意味著訊號（即手勢或言語）在交流時對傳送者和接收者來說意義相同。值得注意的是，僅僅擁有映象系統並不足以形成語言，這一點在猴子和猿類身上已經得到了證明。人類映象系統由於自然選擇塑造了大腦而擴充套件了其作用。
這些擴充套件之一是模仿能力。猿類和人類都能夠觀察其他個體的行為並模仿它。對於像抓取和剝香蕉這樣的簡單任務，這沒什麼大不了的。另一方面，嘗試獲得包含多個子任務的複雜行動計劃要困難得多。透過長時間的觀察和大量的反覆試驗，猿類仍然可以設法獲得計劃。這就是簡單模仿的能力。人類通常在觀察行動很短時間後，經過幾次嘗試後，就能輕鬆地模仿複雜的行為。他們能夠透過複雜動作分析的能力進行複雜模仿。當我們看到新穎的、複雜的行為時，我們就能理解發起者的意圖，甚至能夠識別出已經熟悉的子行為。透過複製已經熟悉的動作並練習新的動作，我們可以在相當短的時間內提高我們的技能並模仿整個動作。當然，這種能力具有很大的適應性價值，因為它使人類能夠在社群內分享重要的技能。由於複雜的模仿需要認知技能，如共同注意，而共同注意嚴重依賴於大腦的分散式系統，因此似乎映象系統與人類大腦中其他各個區域的連線比猴子和猿類要廣泛得多。
擁有複雜模仿能力就意味著擁有模仿能力，即能夠“使用簡化的動作來傳達其他動作、物體、情緒或感受的方面——用無技巧的草圖來表示動作本身或與之相關的某些東西”（Arbib，2012）。例如，透過模仿吃東西的動作，我可以表達我很餓，而無需真正吃東西或甚至手裡有食物。模仿的明顯優勢是它所指代的物體或情況不必存在，使社群能夠在沒有實際見證特定情況的情況下就各種主題進行交流。不幸的是，模仿往往很模稜兩可。例如，用手像波浪一樣移動，可能會暗示許多事情，例如“水”、“蛇”、“游泳”等等。模仿的這種限制性缺點可能導致了更抽象和開放的符號庫的發展和使用，這些符號庫具有非常特定的含義，即原型符號。
原型符號是原語言的手動部分，被認為是原型言語（即原語言的語音部分）的基礎。值得注意的是，原型符號在原型言語首次出現之前並未達到完全語言的狀態。根據 Arbib（2012）的說法，兩種模態都是一起以螺旋式擴充套件的方式進化的：一旦手動手勢取得了進展，語音手勢就會從中受益（反之亦然）。這兩種成分相結合，形成了一個基於完整句的分析性原語言，為第一個智人提供了“語言準備的大腦”。
此時，生物進化結束，語言的文化進化接管了，因為假設自然選擇是當今各種語言的巨大差異的決定性機制似乎不太可能。例如，為什麼德語在德國的環境壓力下應該比法語在德國具有更大的適應性價值？Arbib（2012）認為分裂是語言文化進化的原因之一。他提供了以下簡化的例子：一個使用原語言的部落可能有兩個關於“火”的完整句，每個詞中的一個音節巧合地相同，例如“reboofalik”表示“火在燃燒”，“falikiwert”表示“火在烤肉”（假設的例子）。因此，部落可能會同意（可能是隱含地）“falik”表示“火”。社群最終將“reboo”規範化為“燃燒”，“iwert”規範化為“烤肉”。由於“falik”是任意建立的，因此表示“燃燒”的“falik”的位置與表示“烤肉”的位置不同。為了保持意義，尤其是在想要新增新的原詞時，需要對該詞的結構進行某種約定。這就是為什麼部落可能會在“reboo falik”和“iwert falik”上達成一致，從而創造了第一個句法規則。以這種方式——但實際上，當然是在更復雜的序列中——一種現代語言最終將逐漸建立起來。
本章討論了語言的進化，這是一個研究課題，它包含了大量的不同理論，而“硬事實”卻很少，這是由於一些嚴重的問題，例如缺乏對語言的定義，更重要的是，缺乏直接的經驗證據。儘管如此，在語言進化的某些方面，科學界還是比較支援的。本章介紹了其中三個方面。首先，大多數研究人員都認為自然選擇是語言產生的驅動力，而不是假設它是大腦尺寸增加的附帶現象。Patel（2008）提供了一個不完整但相當全面的清單，其中包含了支援這一主張的證據。其次，語言肯定經歷了幾個中間形式——其中最有可能的是由完整句組成的原語言——然後才成為一種現代的、複雜的語言。最後，鑑於語言的多模態性，許多研究人員認為語言的起點要麼是手勢，要麼是言語和手勢同時進化。
Arbib（2012）提出的映象系統假說整合了所有這些方面，從而提供了一種引人入勝的、現代的語言進化方法。Arbib（2012）假設抓取映象系統透過提供語言對等性來作為這個過程的“支架”。根據該模型，在生物進化（自然選擇）階段，負責語言過渡的機制是在映象系統之上進化而來的，並經歷了幾個不同的進化階段。隨著原語言的出現，早期智人的大腦可以被視為“語言準備好的”，它擁有發展更復雜、即現代語言的所有必要屬性。各種不同的語言的出現是原語言的文化進化造成的。儘管考慮了最新的研究，但我們不能忘記，映象系統假說仍然只是一個假說：就像迄今為止提出的關於語言進化的每一個假設一樣，它是一個未經證實的假說。
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