ympäri maailmaa äidit puhuvat eri tavalla lapsilleen kuin muille aikuisille — ja Princetonin tutkijat ovat löytäneet uuden tavan kvantifioida tuo laulumuutos.

lasten kanssa äidit siirtyvät erityiseen kommunikatiiviseen tilaan, joka tunnetaan nimellä ”motherese” tai ”baby talk” — liioiteltu ja hieman musiikillinen puheen muoto. Vaikka se saattaa kuulostaa aikuisten mielestä typerältä, tutkimukset ovat osoittaneet, että sillä on tärkeä rooli kielten oppimisessa, lasten tunteiden herättämisessä ja kielen rakenteen korostamisessa, jotta vauvat voivat purkaa tavujen ja lauseiden palapeliä.

Ja nyt Princetonin tutkijat ovat tunnistaneet ”uuden vihjeen, jota äidit epäsuorasti käyttävät vauvojen kielten oppimisen tukemiseen”, sanoi Elise Piazza, Tutkijatohtori Princetonin neurotieteen instituutista (PNI). ”Huomasimme ensimmäistä kertaa, että äidit muuttavat ääntään.

”sointi määritellään parhaiten äänen ainutlaatuiseksi laaduksi”, selitti Piazza. ”Barry Whiten silkkinen ääni kuulostaa erilaiselta kuin Tom Waitsin Sorainen-vaikka molemmat laulavat samaa säveltä.”

hän ja hänen kollegansa havaitsivat, että soinninsiirto oli johdonmukainen naisilla, jotka puhuvat 10 kieltä, mukaan lukien englantia, ja että erot ovat riittävän vahvoja, jotta koneoppimisen algoritmi voi luotettavasti poimia ne. Heidän tutkimuksensa ilmestyy tänään Current Biology-lehdessä.

tutkiakseen vauvapuheen sointia Piazza ja hänen kollegansa, PNI: n tutkijatohtori Marius Cătălin Iordan ja psykologian apulaisprofessori Casey Lew-Williams kutsuivat 12 englanninkielistä naista Princetonin Vauvalaboratorioon, jossa tutkijat tutkivat, miten vauvat oppivat näkemään, puhumaan ja ymmärtämään maailmaa. Tutkijat tallensivat äidit, kun he leikkivät tai lukivat 7 – 12 kuukauden ikäisille pienokaisilleen, ja kun he puhuivat aikuiselle kokeilijalle.

Quantifying baby talk

tutkijat sitten kvantifioivat jokaisen äidin vocal fingerprint — the overall statistical profile of her timbre — using a measure called the mel-frequency cepstrum. He havaitsivat, että aikuisten ja pikkulasten ohjaamassa puheessa oli merkittävästi erilaiset sormenjäljet.

”se on niin yhdenmukaista äitien kesken”, Piazza sanoi. ”He kaikki käyttävät samanlaista siirtymistä näiden tilojen välillä.”

hän ja hänen kollegansa havaitsivat, että äitien puheääni poikkesi niin paljon toisistaan, että tietokonealgoritmi saattoi oppia luotettavasti luokittelemaan lasten ja aikuisten ohjaaman puheen käyttäen jopa vain sekunnin nauhoitettua puhetta.

tutkijat eivät tutkineet isiä tai muita hoitajia. ”Käytimme äitejä pitääksemme yleisen sävelalueen melko yhdenmukaisena osallistujissa”, sanoi Piazza. ”Ennustaisin kuitenkin, että havaintomme yleistyisivät melko hyvin isiin.”

Vauvapuhe ei tietenkään ole uusi löytö.

”olemme tienneet jo pitkään, että aikuiset muuttavat puhetapaansa puhuessaan vauvoille”, sanoi Wisconsin-Madisonin yliopiston psykologian professori Jenny Saffran, joka ei ollut mukana tässä tutkimuksessa. ”He puhuvat hitaammin, käyttävät lyhyempiä lauseita, puhuvat korkeammalla äänenkorkeudella ja heiluttavat äänenkorkeuttaan ylös ja alas useammin kuin puhuessaan muille aikuisille.”

Mikä erottaa tämän teoksen toisistaan, Saffran selitti, että ”tämä on ensimmäinen tutkimus, jossa kysytään, muuttaako myös heidän äänensä sointiväriä manipuloiden sellaisia piirteitä, jotka erottavat soittimet toisistaan. Tämä on kiehtovaa, koska puhujat eivät selvästikään ole tietoisia soinnin muuttumisesta, ja tämä uusi tutkimus osoittaa, että se on erittäin luotettava piirre tavassa, jolla puhumme vauvoille.”

kun Princetonin tiimi oli todennut, että kaikilla 12 äidillä oli mitattavia muutoksia lauluäänessään, he alkoivat miettiä, miten tutkimusta voitaisiin laajentaa, Piazza sanoi.

”mietimme, voisiko tämä yleistyä äiteihin, jotka eivät puhu englantia”, hän sanoi. ”Niinpä otimme toisen 12 äidin joukon, jotka eivät puhuneet englantia äidinkielenään, ja pyysimme heitä puhumaan vain äidinkieltään, ei-englantia kaikissa nauhoituksissa. Joten nyt meillä on tämä uusi, rikas aineisto nauhoituksia mandariini, Puola, Venäjä-yhdeksän eri kielellä yhteensä.”

kun he tarkastelivat tietoja, tutkijat havaitsivat, että tämä soinnillinen muutos aikuisten ja lasten puheen välillä oli ”erittäin johdonmukainen” eri kielissä ympäri maailmaa: kantoninkiina, ranska, saksa, heprea, unkari, mandariini, puola, venäjä ja Espanja.

nämä soinnin muutokset voivat edustaa universaalia kommunikaatiomuotoa pikkulasten kanssa, Piazza sanoi.

onko sointi sama kuin sävelkorkeus?

”Kuvittele, että koko orkesteri soittaa samanaikaisesti täsmälleen samaa sävelkorkeutta, kun he virittävät”, Piazza sanoi. ”Kuulet erilaiset rikkaat soinnutukset, jotka erottavat eri soitinperheet toisistaan.”

laulukuvaukset kuten raspinen, Sorainen, käheä, nasaalinen tai samettinen koskevat sointia, eivät sävelkorkeutta, hän lisäsi. ”Käytämme sitä koko ajan erottaaksemme ihmiset, eläimet ja muut äänet”, hän sanoi.

Piazza kollegoineen eristi murroksen baby talkin äänteellisessä sormenjäljessä ”älykkäiden mittausmenetelmien ja koneoppimisalgoritmien yhdistelmällä”, sanoi Patrick Shafto, datatieteilijä ja matematiikan ja tietojenkäsittelytieteen apulaisprofessori Rutgersin yliopistosta. Tuloksena on ” ensimmäinen onnistunut kvantitatiivinen virallistaminen vocal sointi, joka on validoitu mallinnus ja automaattinen menetelmä luokittelemiseksi lapsen suunnattu vs. aikuisten suunnattu puhe eri kielillä.”

heidän tekniikkansa soinnin kvantifioimiseksi voisi avata ovia myös muunlaiselle puheanalyysille, Piazza totesi.

”havaintojemme avulla puheentunnistusohjelmisto voisi nopeasti tunnistaa tämän puhetilan eri kielissä. Työmme kutsuu myös tulevia tutkimusmatkoja siitä, miten puhujat muokkaavat sointiaan mukautumaan monenlaisiin yleisöihin, kuten poliittisiin äänestäjiin, opiskelijoihin ja romanttisiin kumppaneihin.”

tätä tutkimusta tukivat PNI C. V. Starr Tutkijatohtori ja grant HD079779 National Institute of Child Health and Human Development-instituutista.