Auf der ganzen Welt sprechen Mütter anders mit ihren Kindern als mit anderen Erwachsenen — und Princeton-Forscher haben einen neuen Weg gefunden, diese Stimmverschiebung zu quantifizieren.

Mütter wechseln mit ihren Kindern in einen speziellen Kommunikationsmodus, der als „Muttersprache“ oder „Babysprache“ bezeichnet wird — eine übertriebene und etwas musikalische Form der Sprache. Während es für Erwachsene albern klingen mag, hat die Forschung gezeigt, dass es eine wichtige Rolle beim Sprachenlernen spielt, die Emotionen von Säuglingen einbezieht und die Struktur in der Sprache hervorhebt, um Babys dabei zu helfen, das Puzzle aus Silben und Sätzen zu entschlüsseln.

Und jetzt haben Princeton-Forscher „ein neues Stichwort identifiziert, das Mütter implizit verwenden, um das Sprachenlernen von Babys zu unterstützen“, sagte Elise Piazza, Postdoktorandin am Princeton Neuroscience Institute (PNI). „Wir haben zum ersten Mal festgestellt, dass Mütter ihr stimmliches Timbre verschieben.

„Klangfarbe lässt sich am besten als die einzigartige Qualität eines Klangs definieren“, erklärte Piazza. „Barry Whites seidige Stimme klingt anders als Tom Waits ‚ kiesige – auch wenn sie beide dieselbe Note singen.“Sie und ihre Kollegen fanden heraus, dass die Klangverschiebung bei Frauen, die 10 Sprachen sprechen, einschließlich Englisch, konsistent war und dass die Unterschiede stark genug sind, um von einem maschinellen Lernalgorithmus zuverlässig erkannt zu werden. Ihre Studie erscheint heute in der Zeitschrift Current Biology.Um das Timbre des Babygesprächs zu untersuchen, luden Piazza und ihre Kollegen Marius Cătălin Iordan, ebenfalls Postdoktorand am PNI, und Casey Lew-Williams, Assistenzprofessorin für Psychologie, 12 englischsprachige Frauen in das Princeton Baby Lab ein, wo Forscher untersuchen, wie Babys lernen, die Welt zu sehen, zu sprechen und zu verstehen. Die Forscher zeichneten die Mütter auf, während sie mit ihren 7 bis 12 Monate alten Säuglingen spielten oder ihnen vorlas und während sie mit einem erwachsenen Experimentator sprachen.

Quantifizierung von Baby Talk

Die Wissenschaftler quantifizierten dann den stimmlichen Fingerabdruck jeder Mutter — das statistische Gesamtprofil ihres Timbres — mit einem Maß namens Mel-Frequency Cepstrum. Sie fanden heraus, dass die von Erwachsenen und Säuglingen geleitete Sprache signifikant unterschiedliche Fingerabdrücke aufwies.

„Es ist so konsistent über Mütter hinweg“, sagte Piazza. „Sie alle verwenden die gleiche Art von Verschiebung, um zwischen diesen Modi zu wechseln.“Sie und ihre Kollegen fanden heraus, dass sich das Sprachtimbre der Mütter so stark unterschied, dass ein Computeralgorithmus lernen konnte, die von Säuglingen und Erwachsenen geleitete Sprache zuverlässig zu klassifizieren, selbst wenn nur eine Sekunde der aufgezeichneten Sprache verwendet wurde.

Die Forscher untersuchten keine Väter oder andere Betreuer. „Wir haben Mütter verwendet, um den gesamten Tonhöhenbereich über die Teilnehmer hinweg ziemlich konstant zu halten“, sagte Piazza. „Ich würde jedoch vorhersagen, dass sich unsere Ergebnisse für Väter recht gut verallgemeinern lassen.“Baby Talk ist natürlich keine neue Entdeckung.“Wir wissen seit langem, dass Erwachsene ihre Art zu sprechen ändern, wenn sie Babys ansprechen“, sagte Jenny Saffran, Professorin für Psychologie an der Universität von Wisconsin-Madison, die nicht an dieser Forschung beteiligt war. „Sie sprechen langsamer, verwenden kürzere Sätze, sprechen in einer höheren Tonhöhe und stürzen ihre Tonhöhe häufiger auf und ab, als wenn sie mit anderen Erwachsenen sprechen.“

Was diese Arbeit auszeichnet, erklärte Saffran, war, dass „dies die erste Studie ist, in der gefragt wurde, ob sie auch das Timbre ihrer Stimme ändern und die Merkmale manipulieren, die Musikinstrumente voneinander unterscheiden. Dies ist faszinierend, da Muttersprachler sich offensichtlich nicht bewusst sind, dass sie ihr Timbre ändern, und diese neue Studie zeigt, dass dies ein sehr zuverlässiges Merkmal der Art und Weise ist, wie wir mit Babys sprechen.“Sobald das Princeton-Team festgestellt hatte, dass die 12 Mütter alle messbare Verschiebungen in ihrem stimmlichen Timbre hatten, begannen sie darüber nachzudenken, wie sie die Studie erweitern könnten, sagte Piazza.“Wir haben uns gefragt, ob sich das auf Mütter verallgemeinern lässt, die kein Englisch sprechen“, sagte sie. „Also nahmen wir eine zweite Gruppe von 12 Müttern, die kein Englisch als Muttersprache sprachen, und baten sie, in allen Aufnahmen nur in ihrer Muttersprache, nicht-Englisch, zu sprechen. Jetzt haben wir also diesen neuen, reichhaltigen Datensatz mit Aufnahmen aus Mandarin, Polnisch, Russisch — insgesamt neun verschiedene Sprachen.“

Als sie sich die Daten ansahen, stellten die Forscher fest, dass diese Klangverschiebung zwischen Erwachsenen- und Kindersprache in Sprachen aus der ganzen Welt „sehr konsistent“war: Kantonesisch, Französisch, Deutsch, Hebräisch, Ungarisch, Mandarin, Polnisch, Russisch und Spanisch.

Diese Klangverschiebungen könnten eine universelle Form der Kommunikation mit Säuglingen darstellen, sagte Piazza.

Ist Timbre dasselbe wie Pitch?

„Stellen Sie sich vor, das gesamte Orchester spielt gleichzeitig genau die gleiche Tonhöhe, während es stimmt“, sagte Piazza. „Man hört die verschiedenen satten Klangfarben, die die verschiedenen Instrumentenfamilien voneinander trennen.“Vokale Deskriptoren wie kratzig, kiesig, heiser, nasal oder samtig gelten für das Timbre, nicht für die Tonhöhe“, fügte sie hinzu. „Wir benutzen es die ganze Zeit, um Menschen, Tiere und andere Geräusche zu unterscheiden“, sagte sie.Piazza und ihre Kollegen isolierten eine Verschiebung des stimmlichen Fingerabdrucks von Baby Talk „durch eine Kombination von cleveren Methoden zur Messung der Klangfarbe und maschinellen Lernalgorithmen“, sagte Patrick Shafto, Datenwissenschaftler und außerordentlicher Professor für Mathematik und Informatik an der Rutgers University. Das Ergebnis ist „die erste erfolgreiche quantitative Formalisierung des Stimmklangs, die durch Modellierung und eine automatische Methode zur Klassifizierung von säuglingsgerichteter im Vergleich zu erwachsenengerichteter Sprache in verschiedenen Sprachen validiert wurde.“Ihre Technik zur Quantifizierung der Klangfarbe könnte auch Türen zu anderen Arten der Sprachanalyse öffnen, bemerkte Piazza.

„Unsere Ergebnisse könnten es Spracherkennungssoftware ermöglichen, diesen Sprachmodus sprachübergreifend schnell zu identifizieren. Unsere Arbeit lädt auch zukünftige Erkundungen ein, wie Sprecher ihr Timbre an eine Vielzahl von Zielgruppen anpassen, wie politische Bestandteile, Studenten und romantische Partner.“Diese Forschung wurde durch ein PNI C. V. Starr Postdoctoral Fellowship und Grant HD079779 vom National Institute of Child Health and Human Development unterstützt.