Je leest:

Evolutie stembanden bepalend voor menselijke spraak

Evolutie stembanden bepalend voor menselijke spraak

Auteur: | 23 september 2022

Dat apen niet kunnen praten zoals mensen, heeft onder andere te maken met de bouw van hun spraakkanaal. Een internationaal onderzoeksteam heeft een belangrijk anatomisch verschil gevonden tussen de stembanden van mensen en apen.

Apen kunnen niet praten zoals mensen. In het verleden hebben wetenschappers wel geprobeerd om apen taal te leren, maar door de akoestische beperkingen lukte dat alleen enigszins met gebarentaal. Dat apen ook in gebarentaal geen volwaardige zinnen konden maken, had dan weer te maken met cognitieve beperkingen. Maar als het puur gaat om het produceren van menselijke klanken, hebben apen al een flinke achterstand. Hun tong is te plat en hun keelzakken (met lucht gevulde zakken die aan het spraakkanaal hangen) zitten in de weg.

Door de evolutie is de mens de keelzak kwijtgeraakt en kan hij jongleren met zijn tong. Een andere verandering in de evolutie is nu ontdekt door een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de Japanse Takeshi Nishimura. In samenwerking met een aantal Japanse dierentuinen maakte het team bij 44 apensoorten een MRI- of CT-scan van de stembanden. En die bleken opmerkelijk anders dan die van de mens.

Schiereiland

De evolutie van de stembanden is duidelijk te zien in de scans hieronder. Die tonen zowel de stembanden van een aap als die van een mens. Bij de aap zie je een uitstekend puntje boven de stembanden, als een soort schiereiland. Dat is het vocale membraan. Alle apen hebben zo’n vocaal membraan, dat meer of minder gescheiden is van de stembanden. Het onderzoeksteam dat hierover publiceerde in Science, heeft dat nu aangetoond door scans van een groot aantal primaten te vergelijken.

vm=vocal membrane (vocaal membraan), vf=vocal fold (stembanden)
Science, Takeshi Nishimura e.a.

Met video-opnames en met nagebouwde modellen van de stembanden konden ze ook aantonen wat het effect is van het vocale membraan op de geluidsproductie. Bij het produceren van geluid vibreert dit vocale membraan, waardoor apen in staat zijn om harde geluiden te maken. In de evolutie naar de mens is het vocale membraan volledig verdwenen. Maar zij hebben hierdoor een betere controle over hun spraakproductie.

Tongbot van een chimpansee. Een belangrijk verschil tussen mensen en apen is dat de laatste nog beschikken over keelzakken, die zorgen voor een laag geluid. Mensen hadden die heel vroeger ook: uit fossielenonderzoek blijkt dat de Autralophitecus, de eerste rechtoplopende mens, nog keelzakken had. Bij de Neanderthaler zijn ze verdwenen. De aanwezigheid van keelzakken kun je zien aan de vorm van het tongbot. Aan het ronde bolletje bovenin is de keelzak bevestigd.
Bart de Boer voor NEMO Kennislink

Een hoop herrie

Professor Bart de Boer doet aan de Universiteit van Brussel ook onderzoek naar de evolutie van spraak. Hij is zelf niet betrokken geweest bij dit onderzoek, maar noemt de resultaten veelbelovend. “Dit is naast de keelzakken, nog een aanwijzing wat er in het spraakkanaal geëvolueerd kan zijn. Vermoedens waren er al langer. Evolutiebioloog Tecumseh Fitch en primatoloog Takeshi Nishimura (allebei auteurs van het artikel, red.) hebben het al jarenlang over dit vocale membraan, maar nu hebben ze hier bewijs voor gevonden. Beiden hebben veel moeite gedaan om al deze data te verzamelen. Deze studie laat zien dat het vocale membraan een prominente rol speelt in het produceren van geluid. Omdat ze veel lichter zijn dan de stembanden, trillen ze veel makkelijker als er lucht komt vanuit de longen. Onze stembanden zijn een stuk logger en zwaarder. Daardoor bewegen ze langzamer, maar dat stelt ons ook in staat om op een subtielere manier de frequentie van het geluid te veranderen.”

Met zijn handen probeert De Boer de complexe beweging na te doen die onze stembanden maken bij het praten. Dat valt nog niet mee. “Normaal als je spreekt is de intonatie aan het begin van de zin hoger dan aan het eind van de zin, en dat komt omdat de druk in de longen langzaam lager wordt. Dan gaan de stembanden vanzelf langzamer trillen. Maar dat gaat heel geleidelijk. Met die vocale membranen heb je veel abruptere overgangen. Dus met een bepaalde druk op de longen zit je op een bepaalde frequentie en als die druk een klein beetje afneemt dan zit je opeens op een andere frequentie. Soms springt dat zelfs heen en weer – net als jongens in de puberteit bij wie de stem soms overslaat, maar dan nog extremer. En als je chimpansees hoort schreeuwen dan hoor je dat ook, die onregelmatigheden. Dat betekent dus dat een chimpansee heel efficiënt een hoop herrie kan maken, maar niet de subtiele controle heeft die nodig is om menselijke spraak te krijgen.”

Subtiele veranderingen

Overigens doet deze studie niets af aan eerdere uitspraken van evolutiebiologen dat het verschil tussen mens en aap primair bepaald wordt door de cognitie, nuanceert De Boer. “Wat deze studie vooral interessant maakt, is dat heel subtiele veranderingen in het spraakkanaal zulke grote consequenties hebben. In feite is de vorm van de stembanden maar een heel klein beetje aangepast in de evolutie naar de mens. Dus van het DNA van een aap zouden er niet veel veranderingen nodig hoeven zijn om er menselijke stembanden van te maken. Een volgende stap zou kunnen zijn om aan de hand van fossiel DNA de verdwijning van het vocale membraan in de evolutie te dateren.”

Uitgelicht door de redactie

Sociale Wetenschappen
Spelend(er)wijs

Psychologie
‘Het is maar een spelletje’

Economie
De hoogte in voor nieuwe woningen

In onderzoek naar de evolutie van het spraakkanaal is dat tevens de enige mogelijkheid, want het weefsel van de stembanden zelf is zacht en fossiliseert niet. In het geval van de keelzak konden wetenschappers wel een datering geven aan de hand van fossielen, omdat de vorm van het tongbot uitsluitsel kan geven over het wel dan niet aanwezig zijn van een keelzak. Behalve dat het weefsel zacht is, zijn de onderdelen van het strottenhoofd ook nog eens heel klein. De Boer: “We hebben het dan over fracties van millimeters. Zelfs bij Ötzi de ijsmummie, die bijzonder goed bewaard is gebleven, betwijfel ik of zulke subtiliteiten in de stembanden nog te detecteren zijn.”

Maar de studie van Nishimura en anderen kan dus een nieuwe wending geven aan het onderzoek naar spraakevolutie. Toch heeft De Boer ook een puntje van kritiek op hoe de onderzoekers hun resultaten presenteren. “Hun oneliner is dat de complexiteit van spraak vergroot kon worden door een verlies aan complexiteit van de stembanden. Dat vind ik een beetje misleidend. De beweging van de menselijke stembanden is namelijk driedimensionaal: de stembanden gaan niet alleen heen en weer, maar maken ook een beweging van voor naar achteren. Dat is uiterst complex.”

Uitstekende kin

Verwacht de onderzoeker eigenlijk dat er nog andere evolutionaire aanpassingen in het spraakkanaal boven water komen? Volgens de auteurs van het artikel in Science is er nog weinig onderzoek gedaan naar de evolutie van het strottenhoofd. Zijn er andere kandidaten die zo bepalend zijn voor spraak als de vorm van de tong, de keelzak en het vocale membraan? In ieder geval nog één, vertelt De Boer: de kin.

“Er wordt al bijna een eeuw lang gespeculeerd over onze uitstekende kin. Deze zou de bewegingsvrijheid van de tong vergroten, en dus menselijke spraak mogelijk maken. Maar een probleem hierbij is dat er aan het eind van de negentiende eeuw een heel racistische theorie aan is opgehangen, die een verschil maakte tussen mensen in Afrika en mensen in Europa. Dat maakt het een gevoelig onderwerp. Maar het bot van onze onderkaak blijft wel een kandidaat.”

Bron:

Takeshi Nishimura, Evolutionary loss of complexity in human vocal anatomy as an adaptation for speech, Science Vol 377, Issue 6607, augustus 2022. DOI: 10.1126/science.abm1574

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 23 september 2022

Thema: Over taal gesproken

Thinkstock
Over taal gesproken
Taal zit in onze genen en ons brein, vormt onze gedachten en cultuur. Hoe doet taal dat? Dat onderzoekt Language in Interaction, de grootste groep samenwerkende taalwetenschappers ter wereld. Op de themapagina 'Over taal gesproken' kan je de voortgang van het taalonderzoek volgen en spannende en grappige weetjes opdoen over hoe we taal produceren, verwerken en beleven.
Bekijk het thema