婴儿天生就拥有一种惊人且短暂的天赋：快速掌握语言的能力。在六个月大的时候，孩子可以学习构成英语单词的声音，如果也接触到盖丘亚语和塔加洛语，他或她也可以掌握这些语言独特的声学特性。到三岁时，蹒跚学步的孩子可以与父母、玩伴或陌生人交谈。
在研究儿童发展四十年后，我仍然惊叹于孩子如何在短短几年内从随机的咿呀学语发展到说出完全清晰的词语和句子——这种掌握能力比一生中获得的任何复杂技能都快。直到最近几年，神经科学家才开始了解婴儿大脑在这个学习过程中发生了什么，这个过程将孩子从咕咕叫的新生儿变成一个非常迷人的年轻人。
在出生时，婴儿的大脑可以感知到大约800个声音的完整集合，称为音素，这些音素可以串联起来形成世界上每种语言的所有单词。我们的研究表明，在出生的第二年下半年，孩子的大脑中会打开一扇神秘的门。正如神经科学家所说，他或她进入了一个“敏感期”，在此期间，婴儿的大脑已准备好接受语言魔力的第一个基本课程。
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对于母语的语音，年轻人的大脑最容易学习的时间从六个月大开始学习元音，九个月大开始学习辅音。敏感期似乎只持续几个月，但对于接触第二语言声音的孩子来说，敏感期会延长。孩子在七岁之前仍然可以相当流利地掌握第二语言。
仅凭与生俱来的语言能力不足以让婴儿度过最初的“妈妈”和“爸爸”的发音。掌握所有社交技能中最重要的一项，得益于无数小时聆听父母说“育儿语”这种傻气的白话。其夸张的语调——“你是个漂漂的宝宝”——服务于一个严肃的目的，即每天提供婴儿母语语调和节奏的课程。我们的工作结束了关于基因或环境在早期语言发展过程中是否占主导地位的古老争论。它们都扮演着重要的角色。
对早期语言发展的认识现已达到相当高的水平，这使得心理学家和医生能够设计新的工具来帮助有学习困难的儿童。研究已经开始为使用脑电波记录来确定儿童的语言能力是否正常发展，或者婴儿是否可能面临自闭症、注意力缺陷或其他障碍的风险奠定基础。有一天，儿科医生的常规就诊可能包括婴儿大脑检查，以及麻疹、腮腺炎和风疹疫苗接种。
婴儿说话的统计数据
我们可以考虑对语言发展进行测试的原因是我们已经开始了解婴儿如何轻松地吸收语言。我的实验室和其他实验室已经表明，婴儿在语言习得的最早期阶段使用两种不同的学习机制：一种是通过心理计算来识别声音，另一种是需要强烈的社会沉浸。
为了学会说话，婴儿必须知道哪些音素构成了他们周围听到的单词。他们需要区分他们需要学习哪些 40 个左右的音素（在所有 800 个音素中）才能说出自己语言的单词。这项任务需要检测口语中细微的差异。一个辅音的改变可能会改变一个词的含义——例如，“bat”变成“pat”。当不同的人以不同的语速和在不同的语境中说出时，像“ah”这样的简单元音也会发生很大变化——例如“Bach”与“rock”。音素的极端变化是苹果公司的Siri仍然无法完美运行的原因。
我的工作以及当时在西北大学的杰西卡·梅耶（Jessica Maye）和她的同事们的工作表明，统计模式——声音出现的频率——在帮助婴儿学习哪些音素最重要方面起着关键作用。八到十个月大的儿童仍然不理解口语单词。然而，他们对音素出现的频率——统计学家称之为分布频率——高度敏感。给定语言中最重要的音素是说得最多的音素。例如，在英语中，“r”和“l”的发音非常频繁。它们出现在诸如“rake”和“read”以及“lake”和“lead”之类的词中。在日本，类似英语的“r”和“l”也出现，但频率不高。相反，日语的“r”音很常见，但在英语中很少发现。（美国人听起来，日语单词“raamen”听起来像“laamen”，因为日语的“r”介于美式英语的“r”和“l”之间。）
特定声音的统计频率会影响婴儿的大脑。在对西雅图和斯德哥尔摩的婴儿进行的一项研究中，我们监测了他们六个月大时对元音的感知，并证明每个群体都已经开始关注他们母语中使用的元音。口语的文化已经渗透并影响了婴儿大脑感知声音的方式。
这里到底发生了什么？梅耶已经表明，这个年龄段的大脑具有改变婴儿感知声音方式的必要可塑性。一个听到英语声音的日本婴儿学会区分美国英语中使用的“r”和“l”的方式。而一个在以英语为母语的人中长大的婴儿同样可以掌握日语的特征声音。似乎在第一年下半年学习声音会在大脑中建立起与母语的联系，但不会与其他语言建立联系，除非孩子在该时期接触到多种语言。
在童年后期，尤其是成年后，听一种新的语言不会产生如此戏剧性的结果——去法国或日本的旅行者可以听到另一种语言的声音的统计分布，但大脑不会因这种体验而改变。这就是为什么以后学习第二语言如此困难的原因。
第二种统计学习形式让婴儿能够识别整个单词。作为成年人，我们可以区分一个单词在哪里结束，下一个单词在哪里开始。但是，从语音流中分离出单词的能力需要复杂的心理处理。口语到达耳朵时是连续的声音流，缺乏书面单词之间发现的分隔。
现在在威斯康星大学麦迪逊分校的珍妮·萨夫兰（Jenny Saffran）和她的同事——罗切斯特大学的理查德·阿斯林（Richard Aslin）和现在在乔治城大学的埃莉萨·纽波特（Elissa Newport）——是第一个发现婴儿使用统计学习来掌握整个单词的声音的人。在 20 世纪 90 年代中期，萨夫兰的小组发表了证据，表明八个月大的婴儿可以根据一个音节跟随另一个音节的概率来学习类似单词的单元。以短语“pretty baby”为例。“pre”音节比与另一个音节（如“ba”）一起听到的可能性更高。
在实验中，萨夫兰让婴儿听计算机合成的无意义词语流，这些词语流包含音节，其中一些音节比其他音节更频繁地一起出现。婴儿专注于在虚构语言中同时出现的音节的能力让他们能够识别可能的单词。
20 世纪 90 年代婴儿统计学习能力的发现引起了极大的兴奋，因为它提供了一种超越主流观点的语言学习理论，即儿童的学习仅仅是因为父母的条件反射以及对单词是否正确的肯定。婴儿学习发生在父母意识到学习正在发生之前。然而，我在实验室进行的进一步测试产生了一个重要的新发现，为这个故事增加了一个重要的警告：统计学习过程不需要仅仅是被动倾听。
婴儿见面和问候
在我们的工作中，我们发现婴儿需要的不仅仅是处理聪明的神经算法的计算天才。2003 年，我们发表了对来自西雅图的九个月大婴儿接触普通话的实验结果。我们想知道婴儿的统计学习能力是否能让他们学习普通话的音素。
在两到三人的小组中，九个月大的婴儿在母语为普通话的人说话时听着，而他们的老师则在地板上和他们一起玩耍，使用书籍和玩具。另外两组也接触了普通话。但是一组观看了普通话视频。另一组听了录音。作为对照组运行的第四组根本没有听到普通话，而是听了美国研究生在和孩子们一起玩相同的书籍和玩具时说英语。所有这些都在一个月内进行的 12 次课程中完成。
所有四组的婴儿都返回实验室进行心理测试和大脑监测，以评估他们区分普通话音素的能力。只有接触过真人说普通话的小组学会了识别外语音素。事实上，他们的表现相当于台北的婴儿，他们在最初的 11 个月里一直在听父母说话。
通过电视或音频接触普通话的婴儿根本没有学到任何东西。他们区分音素的能力与对照组的婴儿相当，正如预期的那样，他们的表现与实验前没有区别。
该研究提供的证据表明，婴儿大脑的学习不是一个被动的过程。它需要人际互动——我称之为“社会门控”的必要条件。这个假设甚至可以扩展到解释许多物种学习交流的方式。事实上，幼儿学习说话的经历类似于鸟类学习歌唱的方式。
我早期曾与已故的加州大学旧金山分校的艾莉森·杜佩（Allison Doupe）合作，比较婴儿和鸟类的学习。我们发现，对于儿童和斑胸草雀来说，生命早期的社会经验至关重要。人类和鸟类幼崽都沉浸在倾听长辈的讲话中，并且他们会存储他们听到的声音的记忆。这些回忆会调节大脑的运动区域，使其发出与他们在其中长大的更大社会群体中经常听到的声音相匹配的声音。
社会环境究竟如何促进人类语言的学习仍然是一个悬而未决的问题。不过，我曾建议，父母和其他成年人既提供动力，也提供必要的信息来帮助婴儿学习。动机成分是由大脑的奖励系统驱动的——特别是，在社交互动期间使用神经递质多巴胺的大脑区域。我在实验室的工作已经表明，婴儿在其他婴儿在场的情况下学习得更好——我们目前正在进行研究，以解释为什么会这样。
凝视父母眼睛的婴儿也会收到关键的社交线索，这些线索有助于加速语言学习的下一个阶段——理解实际单词的含义。华盛顿大学的安德鲁·梅尔佐夫（Andrew Meltzoff）已经表明，在生命的前两年中，跟随成人目光方向的幼儿比不追踪这些眼球运动的儿童掌握更多的词汇。看和说之间的联系是完全合理的，并为仅仅观看教学视频是不够好提供了一些解释。
在接受真人课程的小组中，婴儿可以看到普通话老师在指着一个物体并命名它时瞥了一眼，这是一个微妙的动作，将单词与被命名的物体联系在一起。在七月份发表的一篇论文中，我们还表明，当西班牙语导师举起新玩具并谈论它们时，在导师和玩具之间来回看的婴儿，而不是只专注于其中一个，学习了音素以及学习课程中使用的单词。这个例子说明了我的理论，即婴儿的社交技能能够——或“门控”——语言学习。
关于早期语言学习的社会组成部分的这些想法也可能解释一些患有自闭症等疾病的婴儿遇到的困难。患有自闭症的儿童对说话缺乏基本的兴趣。相反，他们专注于无生命的物体，并且不注意对语言学习至关重要的社交线索。
说，“嗨~~~~！”
婴儿学习说话的能力不仅取决于能够倾听成年人说话，还取决于成年人与孩子说话的方式。无论是在达卡、巴黎、里加还是西雅图附近的图拉利普印第安保留地，倾听人们与孩子说话的研究人员都了解到一条简单的道理：成年人与孩子说话的方式与与成年人说话的方式不同。文化民族学家和语言学家将其称为“儿语”，它出现在大多数文化中。起初，人们不知道儿语是否会阻碍语言学习。然而，大量研究表明，母亲语或育儿语（儿语的修正名称）实际上有助于婴儿学习。事实上，育儿语不是现代发明：古罗马句法专家瓦罗（Varro，公元前 116 年至公元前 27 年）指出，某些缩短的词语仅在与婴儿和幼儿交谈时使用。
我的实验室——以及斯坦福大学的安妮·费纳尔德（Anne Fernald）和宾夕法尼亚大学的莉拉·格莱特曼（Lila Gleitman）的实验室——研究了儿语中吸引婴儿的特定声音：更高的音调、更慢的节奏和夸张的语调。当有选择时，婴儿会选择收听儿语的简短音频片段，而不是同一位母亲与其他成年人说话的录音。高音调似乎充当婴儿的声学钩子，抓住并保持他们的注意力。
育儿语夸大了声音之间的差异——一个音素可以很容易地与另一个音素区分开来。我们的研究表明，夸张的言语最有可能帮助婴儿将这些声音记入记忆。在我小组最近的一项研究中，现在在康涅狄格大学的奈兰·拉米雷斯-埃斯帕扎（Nairán Ramírez-Esparza）让婴儿佩戴高保真微型录音机，这些录音机安装在白天在家中穿着的轻便背心中。录音让我们进入了孩子们的听觉世界，并表明，如果他们的父母在那时用育儿语与他们交谈，那么一年后，这些婴儿学到的单词数量是那些父母不经常使用婴儿白话的婴儿的两倍多。
学习的特征
研究儿童发展的大脑科学家们对利用我们不断增长的早期发展知识来识别大脑活动的特征（称为生物标志物）的可能性感到兴奋，这些生物标志物可以提供线索，表明儿童在学习语言时可能遇到困难。在我实验室最近的一项研究中，患有自闭症谱系障碍的两岁儿童在听已知和不熟悉的单词时，我们监测了他们听到这些单词时的大脑电活动。
我们发现，在对已知单词的反应中，特定脑电波模式出现的程度预示了孩子在四岁和六岁时的未来语言和认知能力。这些测量评估了孩子从他人那里学习的成功程度。它们表明，如果一个年轻人有社交学习单词的能力，那么这对一般的学习都有好处。
由于判断婴儿检测声音能力的新工具的可用性，衡量婴儿或幼儿认知能力的前景正在改善。我的研究小组已开始使用脑磁图（MEG），这是一种安全且无创的成像技术，以展示大脑如何对语音做出反应。该机器包含 306 个 SQUID（超导量子干涉器件）传感器，放置在看起来像吹风机的装置内。当婴儿坐在里面时，传感器会测量微小的磁场，这些磁场指示婴儿的大脑在孩子听语音时特定神经元的放电。我们已经通过 MEG 证明，存在一个关键的时间窗口，婴儿似乎正在进行心理排练，为说母语做准备。
MEG 太过昂贵且难以在社区医疗诊所中使用。但是，这些研究通过识别生物标志物为未来的发展铺平了道路，最终这些生物标志物将通过便携式且廉价的传感器进行测量，这些传感器可以在大学实验室外使用。
如果可以识别出可靠的语言学习生物标志物，它们应该有助于确定儿童是正常发育还是有早期语言相关障碍的风险，包括自闭症谱系障碍、阅读障碍、脆性 X 综合征和其他障碍。通过了解大脑独特的人类语言能力——以及确切何时可以塑造它——我们或许能够尽早进行治疗，从而改变孩子未来的生活轨迹。