Ce que la science peut nous d'apprendre de l'existence d'un langage chez les oiseaux

Cet article a été publié initialement sur le site de la revue Knowable Magazine from Annual Reviews et traduit avec leur aimable autorisation.

Dans notre quête de ce qui rend les humains uniques, nous nous comparons souvent à nos plus proches parents : les grands singes. Mais lorsqu'il s'agit de comprendre la quintessence de la capacité humaine à parler, les scientifiques découvrent que les indices les plus alléchants se trouvent plus loin.

Le langage humain est rendu possible par une impressionnante aptitude à l'apprentissage vocal. Les nourrissons entendent des sons et des mots, s'en souviennent et essaient ensuite de produire ces sons, s'améliorant au fur et à mesure qu'ils grandissent. La plupart des animaux ne peuvent pas du tout apprendre à imiter des sons. Bien que les primates non humains puissent apprendre à utiliser des vocalisations innées de manière nouvelle, ils ne montrent pas une capacité similaire à apprendre de nouveaux cris. Il est intéressant de noter qu'un petit nombre d'espèces de mammifères plus éloignées, dont les dauphins et les chauves-souris, ont cette capacité. Mais parmi la multitude d'apprenants vocaux non humains répartis sur les branches de l'arbre de la vie, les plus impressionnants sont les oiseaux - les mains (les ailes ?) en bas.

Les perroquets, les oiseaux chanteurs et les colibris apprennent tous de nouvelles vocalisations. Les appels et les chants de certaines espèces de ces groupes semblent avoir encore plus de points communs avec le langage humain, comme la transmission intentionnelle d'informations et l'utilisation de formes simples de certains éléments du langage humain tels que la phonologie, la sémantique et la syntaxe. Et les similitudes sont encore plus profondes, notamment les structures cérébrales analogues qui ne sont pas partagées par les espèces sans apprentissage vocal.

Ces parallèles ont motivé une explosion de la recherche au cours des dernières décennies, explique l'éthologue Julia Hyland Bruno, de l'université Columbia, qui étudie les aspects sociaux de l'apprentissage du chant chez les pinsons zébrés. "Beaucoup de gens ont fait des analogies entre le langage et le chant des oiseaux", dit-elle.

Hyland Bruno étudie les pinsons zébrés parce qu'ils sont plus sociaux que la plupart des oiseaux migrateurs - ils aiment voyager en petites bandes qui se rassemblent occasionnellement en groupes plus importants. "Je m'intéresse à la façon dont ils apprennent leurs vocalisations culturellement transmises dans ces groupes", explique Hyland Bruno, coauteur d'un article paru dans la revue Annual Review of Linguistics de 2021, qui compare l'apprentissage et la culture du chant des oiseaux au langage humain.

Le chant des oiseaux et le langage sont tous deux transmis culturellement aux générations suivantes par apprentissage vocal. Des populations géographiquement éloignées d'une même espèce d'oiseau peuvent apporter de petites modifications à leurs chants au fil du temps, pour aboutir finalement à un nouveau dialecte - un processus similaire, à certains égards, à la façon dont les humains développent différents accents, dialectes et langues.

Compte tenu de toutes ces similitudes, il est raisonnable de se demander si les oiseaux eux-mêmes ont un langage. La réponse dépend peut-être de la façon dont on le définit.

"Je ne dirais pas qu'ils ont un langage tel que le définissent les spécialistes de la linguistique", déclare le neuroscientifique Erich Jarvis, de l'université Rockefeller de New York, coauteur de l'article de Hyland Bruno sur le chant des oiseaux et le langage. Mais pour des scientifiques comme Jarvis, qui étudient la neurobiologie de la communication vocale chez les oiseaux, "je dirais qu'ils ont un vestige ou une forme rudimentaire de ce que nous pourrions appeler le langage parlé".

C'est comme le mot "amour". Vous demandez à beaucoup de gens ce qu'il signifie, et vous obtiendrez beaucoup de significations différentes. Ce qui signifie que c'est en partie un mystère."

Selon M. Jarvis, le langage parlé comporte de multiples composantes, dont certaines sont partagées par plus d'espèces que d'autres. Une composante assez commune est l'apprentissage auditif, comme un chien qui apprend à répondre à l'ordre oral "assis". L'apprentissage vocal que font les humains et certains oiseaux est l'une des composantes les plus spécialisées, mais toutes sont partagées dans une certaine mesure par d'autres animaux, explique-t-il.

La grammaire des cris d'oiseaux

Un élément clé du langage humain est la sémantique, c'est-à-dire le lien entre les mots et leur signification. Les scientifiques ont longtemps pensé que, contrairement à nos mots, les vocalisations des animaux étaient involontaires, reflétant l'état émotionnel de l'animal sans véhiculer aucune autre information. Mais au cours des quatre dernières décennies, de nombreuses études ont montré que divers animaux émettent des cris distincts ayant des significations spécifiques.

De nombreuses espèces d'oiseaux utilisent des cris d'alarme différents selon les prédateurs. Les mésanges japonaises, qui nichent dans les cavités des arbres, ont un cri qui incite leurs poussins à s'accroupir pour éviter d'être arrachés du nid par les corbeaux, et un autre cri pour les serpents arboricoles qui fait bondir les poussins hors du nid. Les geais sibériens font varier leurs cris selon qu'ils voient un faucon prédateur se percher, chercher une proie ou attaquer activement - et chaque cri suscite une réponse différente chez les autres geais voisins. Et les mésanges à tête noire modifient le nombre de "dees" dans leur cri caractéristique pour indiquer la taille relative et la menace des prédateurs.

Deux études récentes suggèrent que l'ordre des vocalisations de certains oiseaux peut avoir un impact sur leur signification. Bien que l'idée soit encore controversée, cela pourrait représenter une forme rudimentaire des règles régissant l'ordre et la combinaison des mots et des éléments dans le langage humain, connues sous le nom de syntaxe, comme l'illustre l'exemple classique du "chien mord l'homme" par rapport à "l'homme mord le chien".

En plus des cris d'alerte, de nombreuses espèces d'oiseaux utilisent des cris de recrutement qui convoquent les autres membres de leur espèce. Les mésanges japonaises et les bergeronnettes pie semblent combiner des cris d'alerte et des cris de recrutement pour créer une sorte d'appel aux armes, rassemblant leurs compatriotes en une foule pour harceler et chasser un prédateur. Lorsque les oiseaux entendent ce cri, ils s'approchent de l'appelant en scrutant le danger.

Les scientifiques dirigés par l'éthologue Toshitaka Suzuki de l'université de Kyoto ont découvert que l'ordre des appels combinés est important pour les mésanges japonaises. Lorsque l'équipe de Suzuki a fait écouter aux mésanges sauvages un appel combiné "alerte+recrutement" enregistré, celui-ci a suscité une réaction de mobbing beaucoup plus forte qu'un appel "recrutement+alerte" inversé artificiellement. Cela pourrait simplement s'expliquer par le fait que les oiseaux réagissent à l'appel combiné alerte+recrutement comme un signal à part entière, sans reconnaître les parties de la combinaison, mais les scientifiques ont trouvé un moyen astucieux de tester cette question.

Les mésanges charbonnières ont leurs propres cris de recrutement distincts, que les mésanges japonaises comprennent et auxquels elles répondent également dans la nature. Lorsque l'équipe de Suzuki a combiné le cri de recrutement de la mésange charbonnière avec le cri d'alerte de la mésange japonaise, les mésanges japonaises ont réagi en adoptant le même comportement de balayage et d'approche, mais uniquement si les cris étaient émis dans l'ordre correct alerte+recrutement.

"Ces résultats démontrent un nouveau parallèle entre les systèmes de communication des animaux et le langage humain", ont écrit Suzuki et ses collègues dans Current Biology en 2017.

Mais c'est une question d'interprétation de savoir si les combinaisons d'appels des mésanges et des babillards sont vraiment pertinentes pour les discussions sur le langage humain, qui implique des séquences plus complexes, explique le neuroscientifique comportemental Adam Fishbein de l'Université de Californie à San Diego.

"S'ils faisaient quelque chose de plus proche du langage, vous obtiendriez tout un tas de combinaisons différentes de choses", explique Fishbein. "C'est un système tellement restreint chez les oiseaux".

La syntaxe

Les recherches menées par Fishbein sur le chant du diamant mandarin suggèrent que la syntaxe n'est peut-être pas aussi importante pour les oiseaux que pour les humains. "J'ai l'impression que l'on a essayé d'imposer aux oiseaux cette façon humaine de concevoir la communication", explique-t-il.

Le chant des oiseaux peut être très complexe et tend à présenter des séquences et des modèles typiques de notes, de syllabes et de motifs. Le chant des oiseaux pourrait donc être plus proche du langage humain que les cris d'alerte et de recrutement des mésanges. Pour l'oreille humaine, certaines parties du chant des oiseaux rappellent les syllabes des mots, et il est donc facile de supposer que l'ordre de ces parties est important pour le message. Mais, chose peut-être surprenante, nous savons très peu de choses sur la façon dont les séquences du chant des oiseaux sont perçues par l'oreille aviaire. Les recherches de Fishbein suggèrent que ce que les oiseaux entendent lorsqu'ils écoutent le chant des oiseaux peut être très différent de ce que les humains entendent.

Dans le cadre de ses études supérieures à l'université du Maryland, M. Fishbein a étudié des pinsons zébrés qui avaient été entraînés à appuyer sur un bouton lorsqu'ils entendaient un changement dans les sons qui leur étaient transmis. Lorsque les oiseaux identifiaient correctement un changement, ils recevaient une récompense alimentaire en appuyant sur le bouton. S'ils se trompaient, les lumières de leur enclos s'éteignaient brièvement. Fishbein a testé les différences que les oiseaux sont réellement capables de déchiffrer, aidant ainsi les scientifiques à comprendre quels aspects du chant des oiseaux sont importants pour eux.

Dans l'un des tests, Fishbein et ses collègues ont fait entendre le chant standard des pinsons à intervalles réguliers, avant d'introduire une version du chant dont les syllabes ont été réorganisées artificiellement. Ce changement est facile à entendre pour les humains, mais les oiseaux ont été étonnamment mauvais pour identifier la séquence mélangée.

Les oiseaux ont obtenu de bien meilleurs résultats à un autre test que Fishbein leur a fait passer. Dans chaque syllabe du chant, il existe des détails à plus haute fréquence appelés "structure temporelle fine" qui peuvent ressembler à ce que les humains perçoivent comme le timbre ou la qualité du son. Lorsque les scientifiques ont modifié la structure fine du chant en jouant l'une des syllabes à l'envers, les pinsons ont été "extrêmement" doués pour la saisir.

"Il s'agit d'une dimension du son qu'ils entendent beaucoup mieux que nous", explique M. Fishbein. "Il se peut donc qu'ils aient accès à ce niveau de son que nous n'avons pas lorsque nous écoutons le chant des oiseaux."

Notre compréhension de ce que les oiseaux entendent et de ce qui compte pour eux est limitée par ce que nous entendons, et comme pour beaucoup de recherches scientifiques, par les analyses statistiques utilisées - dans ce cas pour analyser le chant des oiseaux, explique le linguiste Juan Uriagereka, qui a travaillé avec Fishbein à l'Université du Maryland. "Il y a dix ans, nous ne savions même pas quelles étaient les unités qu'ils combinaient", dit-il. "Et bien sûr, ce que nous pensons être les unités, c'est notre supposition, non ?"

Bien que les pinsons zébrés mâles apprennent tous le même chant unique, les scientifiques ont découvert qu'il existe une variation de la structure temporelle fine parmi les interprétations du chant standard, ce qui laisse supposer que les oiseaux ont un système de communication beaucoup plus riche que nous le soupçonnions. "Il se pourrait que la majeure partie de la signification soit concentrée dans les éléments individuels", explique M. Fishbein, "et que la façon dont ils sont disposés n'ait pas autant d'importance pour la transmission de la signification."

Pensez ce que vous dites

Même si certains oiseaux partagent des aspects rudimentaires du langage humain, nous savons encore très peu de choses sur ce qui se passe réellement dans leur esprit. La plupart des recherches sur la communication animale se sont concentrées sur la description des signaux et des comportements, qui, à première vue, peuvent ressembler beaucoup au comportement humain. Il est beaucoup plus difficile de déterminer si les processus cognitifs sous-jacents qui sous-tendent le comportement sont également similaires.

L'intentionnalité est au cœur de cette question. Les animaux réagissent-ils simplement à leur environnement ou ont-ils l'intention de se transmettre des informations ? Par exemple, lorsqu'il découvre de la nourriture, un oiseau peut émettre un cri caractéristique qui attire les autres oiseaux vers cette nourriture. Ce cri est-il l'équivalent de "Yay ! Nourriture !" - attirant involontairement d'autres oiseaux ? Ou était-ce plutôt "Hé les gars, venez voir la nourriture que j'ai trouvée !"?

Des signes d'intentionnalité ont été démontrés chez de nombreux animaux. Les écureuils terrestres, les poissons combattants siamois, les poulets et même les mouches à fruits modifient leurs signaux en fonction des personnes présentes pour les recevoir, ce qui indique qu'ils ont un certain contrôle volontaire sur ces signaux. D'autres animaux semblent "montrer" intentionnellement quelque chose aux autres, comme un chien qui fait des allers-retours entre un humain et un sac de friandises ou un jouet caché, en ajoutant peut-être même un aboiement pour attirer l'attention de l'humain en premier. Les corbeaux semblent également montrer des objets à d'autres corbeaux en les tenant dans leur bec - généralement uniquement si l'autre oiseau est attentif.

Certaines des meilleures preuves récentes de la communication intentionnelle chez les oiseaux proviennent de l'observation de babillards arabes sauvages dans la réserve naturelle de Shezaf, en Israël. Une équipe dirigée par l'éthologue Yitzchak Ben-Mocha a enregistré des babouins adultes incitant des oisillons à se déplacer vers un nouvel abri. Les adultes appellent et agitent leurs ailes devant les oisillons, puis se dirigent vers l'abri. Si un oisillon ne suit pas immédiatement ou s'arrête en cours de route, l'adulte revient et recommence la chanson et la danse jusqu'à ce que l'oisillon obtempère.

Les scientifiques appellent ces signaux "communication intentionnelle de premier ordre". Certains chercheurs soutiennent qu'un précurseur plus pertinent du langage comme le nôtre est la communication intentionnelle de second ordre. Cela implique que le signal connaisse quelque chose de l'esprit du récepteur, par exemple l'oiseau qui a trouvé de la nourriture, sachant qu'un autre oiseau n'était pas au courant de la présence de cette nourriture, et qui appelle pour informer intentionnellement l'oiseau ignorant. Comme vous l'avez peut-être deviné, ce type d'attribution mentale est un comportement difficile à tester.

D'autres scientifiques adoptent une approche différente pour tenter de comprendre ce qui sous-tend une telle communication en comparant les structures cérébrales qui permettent l'apprentissage vocal chez les oiseaux chanteurs et les humains.

Des connexions plus profondes

Bien que les humains et les oiseaux n'aient qu'un lien de parenté très lointain - leur dernier ancêtre commun a vécu il y a plus de 300 millions d'années - ils possèdent des circuits cérébraux remarquablement similaires pour l'apprentissage vocal. Les primates non humains, nos plus proches parents, ne possèdent pas de circuit spécialisé dans l'imitation des sons, ce qui a amené les scientifiques à conclure que cette capacité ne provenait pas d'un ancêtre commun. Elle a dû évoluer indépendamment chez les oiseaux - un exemple de ce que l'on appelle la convergence évolutive.

"On part du principe que les espèces les plus proches de nous sont celles qui nous ressemblent le plus. Et c'est vrai pour de nombreux traits", explique Jarvis, de l'Institut Rockefeller. "Mais ce n'est pas vrai pour tous les traits".

Jarvis étudie l'évolution du langage en observant le cerveau des oiseaux chanteurs. Les animaux qui ne produisent que des sons innés contrôlent la musculature qui crée ces sons grâce à un circuit situé dans le tronc cérébral, une zone proche de la moelle épinière qui régule les fonctions automatiques comme la respiration et le rythme cardiaque. "Ce qui s'est passé, c'est que les humains et les oiseaux chanteurs ont développé ce nouveau circuit du cerveau antérieur pour les sons appris qui a pris le contrôle du circuit du tronc cérébral pour les sons innés", explique Jarvis.

Sa théorie sur la façon dont des circuits d'apprentissage vocal similaires ont évolué plusieurs fois chez des espèces éloignées est qu'ils ont été construits à partir d'un circuit adjacent qui contrôle l'apprentissage de certains mouvements. "Le circuit cérébral du langage parlé chez l'homme et le circuit d'apprentissage des chants chez les oiseaux", affirme Jarvis, "ont évolué par une duplication complète de la voie motrice environnante."

La façon dont un circuit cérébral entier a pu être dupliqué n'est pas claire, dit-il, mais cela pourrait être similaire à la façon dont les gènes sont parfois dupliqués et ensuite cooptés à d'autres fins. Quelle que soit la manière dont ils ont évolué, les oiseaux à apprentissage vocal et les humains possèdent ces rares circuits cérébraux analogues qui leur permettent d'apprendre et d'imiter les sons. Ces résultats suggèrent que les spécialistes du comportement qui tentent de comprendre le langage humain en étudiant la façon dont des oiseaux très éloignés, tels que les pinsons zébrés, communiquent, sont sur la bonne voie.

"Je pense que nous, les humains, avons tendance à surestimer nos différences", déclare Jarvis. Il lui est arrivé d'observer des pinsons zébrés chanter dans un laboratoire ou un étourneau chanter dans un arbre et de penser que cela semblait si différent de ce que font les humains. "Et puis un an plus tard, nous faisons une découverte sur la connectivité du circuit, ou le mécanisme de production des sons, et c'est tellement semblable aux humains." 

Traduit et publié avec l'aimable autorisation de Knowable Magazine. L'article original est à retrouver ICI.