Древние гоминиды говорили «в нос»?
Попытки изучения эволюции речи наталкиваются на известное препятствие: гортань - часть дыхательной системы, содержащая голосовой аппарат человека - в ископаемом состоянии практически не сохраняется. Наши читатели, возможно, знают об исследованиях подъязычной кости гоминид, которая по небольшому числу находок всё-таки известна в ископаемом виде.
Строение этой подковообразной косточки, связаной с мускулами горла и языка, служит косвенным (хотя и не бесспорным!) «маркером» того, мог или не мог ее обладатель членораздельно говорить.
Автор статьи, опубликованной только что на сайте журнала Journal of Human Evolution, задался целью разобраться в эволюции другой структуры, связанной с гортанью. Речь идет о так называемых горловых (или гортанных) мешках (air sacs, в российских СМИ этот термин почему-то перевели как «легочная альвеола»…).
Горловые (гортанные) мешки - парные выпячивания слизистой оболочки гортани, которые встречаются у многих млекопитающих, в том числе у всех гоминоидов (человекообразных обезьян), кроме людей. Логично предположить, что они были и у предков человека, но утрачены в процессе эволюции. Может быть, потеря горловых мешков связана с возникновением и развитием речи?
Горловые мешки у человекообразных обезьян находятся в речевом тракте выше голосовых складок и ниже ложных голосовых складок, проходя между щитовидным хрящом и подъязычной костью. У горилл, шимпанзе и бонобо подъязычная кость в месте соединения с горловыми мешками имеет характерное чашкообразное вздутие – поэтому по его наличию на подъязычной кости ископаемых гоминидГоминиды в "классическом" смысле - семейство прямоходящих приматов, включающее людей и их ископаемых предшественников. можно судить, обладали ли они горловыми мешками.
Итак, Australopithecus afarensis, судя по строению подъязычной кости (известной по находке девочки-австралопитечки Селам), более 3 млн. лет назад еще имел вполне развитые горловые мешки; а вот Homo heidelbergensis около 600 тысяч лет назад и тем более Homo neanderthalensis 60 тысяч лет назад уже эти мешки утратили. Если предположить, что редукция горловых мешков связана с развитием речи – значит, афарский австралопитек еще не мог, а гейдельбергский человек уже мог членораздельно говорить.
Барт де Бур (Bart de Boer), лингвист из Университета Амстердама (Нидерланды), автор упомянутой статьи, занимается изучением акустических эффектов, связанных с горловыми мешками.
Какую функцию выполняют горловые мешки?
Какой-то толк от них точно должен быть, поскольку естественный отбор до сих пор не отбраковал сию особенность строения гортани приматов, несмотря на то, что мешки эти могут воспаляться и вызывать серьезные заболевания. А на что годятся горловые мешки, кроме издавания звуков? Однако опыты по удалению этих мешков у обезьян приводили к противоречивым результатам.
Для надежной проверки гипотез нужна физическая модель! – решил де Бур.
Предполагается, что «вокализации» у древних гоминид, как и у большинства обезьян, производились путем колебаний голосовых связок, а характеристики издаваемых звуков определялись главным образом тем, на каких частотах резонировал речевой тракт.
Анализ показал, что при наличии таких, как у обезьян, горловых мешков, оригинальный рисунок звука претерпевает 3 главных изменения (см. Рис.2).
Во-первых, горловой мешок резонирует, и создает усиление звука на определенной частоте (т.е. у звука появляется дополнительный низкочастотный резонанс).
Во-вторых, частоты оригинальных резонансов речевого тракта смещаются.
В-третьих, эти частоты сдвигаются ближе друг к другу. Кроме того, на более высоких частотах появляются еще дополнительные резонансы и анти-резонансы. Причем эти эффекты возникают независимо от производимой артикуляции.
В результате издаваемый звук содержит больше резонансов, и более насыщен на низких частотах. Возможно, это помогает животному производить впечатление на других представителей своего вида (особь, издающая более низкий звук, кажется крупней, чем она есть на самом деле); кроме того, такой звук может распространяться на большее расстояние среди плотной листвы.
Однако помогали или мешали горловые мешки, когда гоминиды стали пытаться говорить?
Эффект, аналогичный эффекту горлового мешка, может возникать, если говорить «в нос». Ведь носовая полость также создает боковое ответвление речевого тракта, чем-то напоминающее горловой мешок. Вы можете убедиться, что собеседника с заложенным носом бывает непросто понять… Конечно, аналогия тут непрямая. Необходим эксперимент.
Итак, исследователь разработал упрощенную модель «базового речевого тракта», воспроизводящую звук [a] (примерно как первый гласный звук в английском “father”). Модель состоит из двух пластиковых трубок - узкая трубка изображает голосовую щель, а примыкающая к ней широкая трубка такой же длины - это ротовая полость.
Кроме того, была создана модель речевого тракта, производящего звук [?] (как в английском “the”) – также из двух труб, только на этот раз обе трубы одинакого диаметра.
Еще одна модель – широкая трубка, соединенная с узкой - издавала звук [y] (как во французском “tu”).
По словам автора, эти модели соответствуют простым артикуляционным действиям человеческого речевого аппарата. Третья трубка, присоединяемая перпендикулярно двум остальным, имитировала горловой мешок.
С помощью таких незатейливых устройств, путем постукивания ладонью по концу трубки, генерировались звуковые импульсы обоих типов - с "мешком" и без "мешка". Звуки записывались, оцифровывались, и затем воспроизводилась короткая пульсирующая последовательность таких звуков с частотой, понижающейся от 160 до 100 Гц (дабы сымитировать «интонацию»). Получалось действительно довольно похоже на человеческий голос (убедитесь – к статье де Бура прилагаются аудиофайлы с примерами звуков).
Исследователь обратил внимание, что при использовании моделей с «горловым мешком» звук становился неестественно глухим.
Теперь предстояло проверить, насколько разборчивые сигналы получились. Сможет ли человек различить звуки в обоих вариантах (без «горлового мешка» и с «мешком»), если воспроизводить их на фоне однородного шума?
Суть эксперимента
Опыты проводили на группе из 22 человек (13 женщин, 9 мужчин, все – носители нидерландского языка, студенты университета, возрастом от 18 до 30 лет).
Каждому испытуемому надевали наушники и просили определить, какой из двух возможных звуков он слышит - в одной серии опытов [a] либо [?], в другой серии – [a] либо [y]. Если испытуемый затруднялся с ответом, он выбирал вариант “я не знаю”. В зависимости от ответов испытуемого, с каждым последующим воспроизведением доля шума в сигнале увеличивалась или уменьшалась. В результате для каждого слушателя определяли, при каком среднем соотношении «сигнал / шум» он дает 75% правильных ответов.
Опыты показали, что при наличии горлового мешка звуки действительно становятся менее разборчивыми, так как испытуемые могли их различать при существенно меньшем уровне шума. При этом как с горловым мешком, так и без оного, отличить [a] от [?] оказалось сложней, чем [a] от [y] (что вполне естественно, т.к. звук [?] ближе к [ а], чем звук [y]).
Таким образом, подтвердилось предположение, что горловые мешки, создавая дополнительные резонансы, уменьшают «дистанцию» между звуками, делая их более похожими друг на друга, а речь - нечленораздельной. Чтобы говорить, существу с таким устройством речевого тракта потребуется больше артикуляционных усилий.
Де Бур признается: безусловно, можно объяснить результаты опыта и тем, что звуки без горлового мешка больше похожи на человеческие, привычны для нас, и поэтому слушателям проще их различать. Однако сами звуки, создаваемые устройством с «горловым мешком», четко интерпретировались испытуемыми как звуки речи…
Интересно – какой результат дали бы опыты, если бы среди испытуемых были не нидерландцы, а, например, китайцы или бушмены?
Увы, полностью исключить такой эффект (лучшего распознавания «знакомых» звуков) сложно. В конце статьи де Бур пишет, что готовит новый эксперимент, лишенный данного недостатка. Что ж, описанный в статье опыт - пусть несовершенная, но всё же попытка (чуть ли не первая!) экспериментально проверить, как могла звучать речь древних гоминид…
В популярном материале на сайте New Scientist де Бур пробует угадать, какие слова могли произносить наши предки, еще не лишившиеся горловых мешков? В этом случае гласные звуки становятся похожими на «у» (как в слове “ugg”). Кроме того, исследования показывают, что проще произнести конструкцию «сначала согласный, затем гласный», и при этом легче всего со звуком “u” сочетается согласный «d». Значит, древние гоминиды сначала сказали 'duh', а уже затем 'ugg' – полушутя резюмирует де Бур…
Вы можете сами проверить, насколько разборчивы звуки, созданные с помощью моделей де Бура (сэмплы приведены на сайте журнала New Scientist):
Комментарий эксперта, известного лингвиста Светланы Анатольевны Бурлак (Институт востоковедения РАН):
Мне очень понравилась эта работа. Когда я писала книгу "Происхождение языка", я вычитала где-то про эти мешки и немедленно вставила цитату (правда, перевела неверно – как «воздушные мешки», а надо, оказывается, «горловые») – чуяло моё сердце, что какую-то роль они должны играть в происхождении речи (раз у обезьян и австралопитеков они есть, а у гейдельбержцев, неандертальцев и сапиенсов – нет). И вот теперь вижу, какую.
В опыте де Бура, как мне кажется, два ключевых момента, чисто физических, не зависящих от того, кто что как распознаёт: во-первых, резонансы речевого тракта смещаются ближе друг к другу, а во-вторых, появляются дополнительные резонансы и антирезонансы – причём появляются независимо от производимой артикуляции.
Из этого сразу следует отрицательная роль горловых мешков для членораздельности речи: если все области усиления звука смещены по частоте поближе друг к другу, это значит, что звуки все получаются очень похожими друг на друга. А для членораздельной речи надо, наоборот, чтобы звуки как следует отличались. Чем больше можно сделать различающихся звуковых сигналов (не важно, за счёт чего), тем больше знаков будет в коммуникативной системе, тем больше можно выразить. И независимость от артикуляции – обезьянам она нужна, чтобы независимо от того, что там делает рот, как язык поворачивается, крик всё равно получался примерно тот же самый. Для членораздельной речи задача противоположная: любыми способами добиться как можно большего количества различий. Чтобы, повернув язык иначе, губы вытянув, рот разинув на другую ширину и т.п., можно было сделать другой звук. А горловые мешки этому весьма эффективно мешают.
Зато понижение высоты звука для членораздельной речи не нужно: функция языка – общаться со своими сородичами, а не запугивать соседей на дальних подступах. А своих сородичей не обманешь, они тебя знают, как облупленного, и понижай – не понижай голос, всё равно никто не подумает, что ты крупнее, чем на самом деле. Вот и выходит, что от горловых мешков гоминидам (с какого-то момента), кроме вреда, никакой пользы.
В итоге получается вполне стройная картина: сначала гоминиды, как современные шимпанзе, делают всякие новые знаки из жестов, и всё в порядке. А потом они начинают делать орудия – и с жестами начинаются трудности. Выигрывает тот, кто ещё до жеста, по звуку общего возбуждения угадает, что хотели сообщить. Ну и, соответственно, возникает спрос на максимально разборчивый звук, чтобы по звуку угадать было легче – а тут горловые мешки, которые все звуки нивелируют. Кто сумел избавиться от этого «груза прошлого», тот ещё на шажок продвинулся в направлении Homo sapiens’а. Гейдельбергские люди, видимо, уже достаточно хорошо продвинулись – у них, как показали Игнасио Мартинес и его коллеги (http://www.pnas.org/content/101/27/9976/), появляется дополнительная область лучшей слышимости на высоких частотах (см. вот здесь: www.pnas.org/content/101/27/9976/F3.large.jpg). То есть, горловых мешков уже нет, появилась возможность тоньше различать верхние составляющие звука в произношении – и все учатся использовать эти различия. Получалось у всех по-разному (на графике видно, что у одних индивидов кривая слуха ближе к человеческой, у других – дальше), у кого получилось лучше – тот и стал сапиенсом.
Прилагающиеся звуки я тоже послушала. Мне показалось, что [а] от [?] очень чётко отличается, даже с мешками, а вот [y] получилось очень похоже на [?]. Но это не особенно показательно – я всего лишь ещё один испытуемый, 23-й. А вот то, что меняются чисто физические характеристики звука, на мой взгляд, гораздо существеннее.
Источники:
См. также:
