Chimpansees zijn onze meest naaste verwanten, maar terwijl wij vlotte gesprekspartners zijn praten zij helemaal niet. Wat is eigenlijk de evolutionaire oorzaak van dit enorme verschil? Chimpansees, bonobo’s, gorilla’s en orang-oetans kunnen leren om met mensen te communiceren door middel van afbeeldingen of gebarentaal, maar de vocale geluiden die ze produceren gaan nauwelijks verder dan wat gekir en gegrom. Het is best een raadsel waarom ze geen woorden kunnen leren spreken, zelfs niet als ze vanaf hun geboorte door mensen zijn opgevoed. Ontbreekt bij chimpansees simpelweg de anatomie van het spraakkanaal dat nodig is om de juiste geluiden te produceren of hebben ze gewoon minder “neurale controle” over hun spraakkanaal?

Een veelbesproken hypothese met betrekking tot de anatomische verschillen in het spraakkanaal is de zogenaamde “ingedaalde strottenhoofd” hypothese. Volgens deze hypothese kunnen mensen veel meer gevarieerde geluiden maken in vergelijking met niet-menselijke primaten omdat hun strottenhoofd lager in hun keel zit. Een lagere strottenhoofdpositie resulteert in een langwerpiger stemkanaal, waardoor mensen vermoedelijk een groter scala aan stemgeluiden kunnen produceren (1). Recent onderzoek ondersteunt deze hypothese echter niet helemaal. Toen onderzoekers de dynamische flexibiliteit van de anatomie van het stemkanaal bij resusapen onderzochten met behulp van röntgenvideo’s (d.w.z., opnames van wat het stemkanaal doet terwijl de apen geluiden maakten) bleek dat apen in staat zijn om minstens vijf duidelijk te onderscheiden klinkers te produceren (2). Dit zou voldoende moeten zijn om de meeste menselijke talen te kunnen produceren. Bovendien kunnen andere dieren die een totaal andere vocale anatomie hebben dan mensen gemakkelijk menselijk verstaanbare spraak nabootsen. Het bekendste voorbeeld is de Afrikaanse grijze papegaai Alex, die meer dan 100 woorden kon produceren. Evenzo was de Koreaanse olifant Kosik in staat om spraakgeluiden na te bootsen door zijn slurf in zijn mond te steken (vergelijkbaar met hoe mensen met hun vingers in hun mond fluiten). Natuurlijk hoeft het nabootsen van spraak niet per se communicatie te betekenen. Papegaaien kunnen hele zinnen produceren, maar we weten niet in hoeverre ze de concepten achter deze woorden begrijpen. Chimpansees hebben veel geavanceerdere sociale en cognitieve vaardigheden, en ze kunnen concepten tot op zekere hoogte begrijpen wanneer ze communiceren met behulp van afbeeldingen of gebarentaal. Dus het feit dat ze niet kunnen communiceren met behulp van spraakgeluiden is waarschijnlijk te wijten aan fysieke in plaats van intellectuele beperkingen.

Een liervogel is een van de twee soorten op de grond levende Australische vogels. Ze vallen het meest op door hun indrukwekkende vermogen om natuurlijke en kunstmatige geluiden uit hun omgeving na te bootsen.

Als de anatomie van het stemkanaal van chimpansees waarschijnlijk niet de beperkende factor is voor het produceren van spraakgeluiden, kan het misschien zo zijn dat het de “neurale controle” over hun stemkanalen betreft. Recente bevindingen laten zien dat mensen directe synaptische verbindingen hebben die van corticale motorische gebieden naar motorneuronen gaan die het strottenhoofd aansturen. Chimpansees hebben deze verbindingen niet (3). De meeste dieren gebruiken stemgeluiden voor communicatie, om mogelijke bedreigingen in de omgeving te signaleren, om paringspartners te roepen, of om andere dieren weg te jagen. Dit zijn echter vaak aangeboren geluiden, wat betekent dat ze niet zijn aangeleerd en vaak vanaf de geboorte beschikbaar zijn. Net zoals lachen, huilen, of schreeuwen bij mensen, zijn aangeboren roepingen bij dieren meestal ongecontroleerd en reflexief. Slechts een selecte groep dieren, bekend als “vocal learners” (vocale leerders), heeft het vermogen om hun stem te beheersen om nieuwe vocale geluiden te imiteren. Dit zijn onder meer zangvogels, papegaaien, zeehonden, walvissen, vleermuizen en olifanten, maar niet chimpansees of andere niet-menselijke primaten. Maar hoe beheersen deze dieren hun stemvermogen? Ook is ontdekt dat zangvogels, een diersoort die evolutionair ver van de mens verwijderd is, neurale verbindingen bezitten die erg lijken op neurale verbindingen van mensen voor het aansturen van hun stemorganen (4). Om het belang van deze neurale verbindingen bij vocale controle te controleren, moet toekomstig onderzoek nagaan of vergelijkbare verbindingen ook bestaan in andere vocal learners.

Schema’s van het FOXP2-gen. FOXP2 is vereist voor de juiste ontwikkeling van spraak en taal bij mensen.

Wat weten we eigenlijk over de evolutie van stemcontrole bij mensen? Ongeveer achtmiljoen jaar geleden begonnen mensen genetisch gezien af te wijken van chimpansees en ontwikkelden ze neurale controle over hun stemkanaal. Met de vooruitgang van de moleculaire genetica kunnen wetenschappers nu het menselijk genoom vergelijken met dat van zowel niet-menselijke primaten als uitgestorven mensachtigen, om erachter te komen wat er precies is geëvolueerd in de loop van de tijd. Tot nu toe is de meest belangrijke genetische factor die betrokken is bij de motorische controle van spraak het FOXP2-gen (5). De rol van FOXP2 in spraak werd voor het eerst ontdekt in een Britse familie die in meerdere generaties ernstige spraak- en taalstoornissen vertoonde als gevolg van een mutatie in dit gen. Recente genetische gegevens suggereren dat een moderne variant van het FOXP2-gen zich ongeveer 500.000 jaar geleden ontwikkelde en werd gedeeld met Neanderthalers maar niet met chimpansees (6). Dit is een zeer opwindende bevinding omdat het niet alleen licht werpt op onze evolutionaire verschillen met chimpansees, maar ook lijkt te suggereren dat uitgestorven mensachtigen ook een of andere vorm van spraakvermogen bezaten.

We zijn nu dichter bij het beantwoorden van wat zich bij mensen anders ontwikkelde dan bij chimpansees waardoor we konden spreken. Toekomstige studies zullen de neurale verbindingen die vocale controle mogelijk maken beter onderscheiden, meer relevante genetische factoren identificeren door klinische gevallen met spraak- en taalafwijkingen nauwkeurig te onderzoeken, en deze factoren bij mensachtigen en primaten vergelijken. Een interdisciplinaire benadering die vergelijkende neurowetenschappen, genetica en paleontologisch onderzoek combineert, zal waarschijnlijk de sleutel zijn om de evolutie van spraak te lokaliseren.

Deze blogpost is geschreven door  Müge Özker Sertel.

Reading further:

P. H. Lieberman, D. H. Klatt, W. H. Wilson, Vocal tract limitations on the vowel repertoires of rhesus monkey and other nonhuman primates. Science 164, 1185–1187 (1969).

Fitch, W. Tecumseh, et al. “Monkey vocal tracts are speech-ready.” Science advances 2.12 (2016): e1600723.

Simonyan, K. (2014). The laryngeal motor cortex: its organization and connectivity. Current opinion in neurobiology28, 15-21.

Jarvis, Erich D. “Brains and birdsong.” (2004): 226-271.

Fisher, S. E. (2017). Evolution of language: Lessons from the genome. Psychonomic Bulletin & Review24(1), 34-40.

Krause, J., Lalueza-Fox, C., Orlando, L., Enard, W., Green, R. E., Burbano, H. A., … & Pääbo, S. (2007). The derived FOXP2 variant of modern humans was shared with Neandertals. Current biology17(21), 1908-1912.

Cover image

Nim Chimpsky (1973-2000) was een chimpansee die gebarentaal leerde en opvoedde alsof hij een mens was als onderdeel van een experiment om te zien of een chimpansee kon worden geleerd om met mensen te communiceren.