婴儿拥有一项惊人而易逝的天赋，即快速掌握一种语言的能力。六个月大的婴儿就可学会英语单词的读音，如果他们同时也接触南美印第安人的盖丘亚语（Quechua）和菲律宾的他加禄语（Tagalog）的话，他们也能不费力地学会这些语言的声学特征。到三岁时，儿童就能和父母、玩伴或陌生人进行对话了。
我研究儿童发展已将近50年时间，但至今仍然对儿童语言发展之迅速倍感惊异——儿童在短短几年时间内就从只会无意识地呀呀发音发展为可以口齿清楚地说出词语和句子，其发展速度远超出他在余生中掌握其他任何一种复杂技能的速度。而直到最近几年，神经科学家才开始揭示出婴儿大脑在这个惊人的学习过程中所发生的变化，如何使儿童从一个咯咯发音的新生儿成长为极为迷人的幼儿。
刚出生的婴儿的大脑就能分辨世界上全部约800个音素（也称音位），这些音素串联起来可以形成世界上任何一种语言中的任何一个词语。但是，我们的研究发现，在半岁到一岁期间，婴儿的大脑里有一扇神秘的门打开了，由此进入一个被神经科学家称为“敏感期”的阶段——在此期间，婴儿的大脑已准备好上一堂关于语言魔力的基础起步课程。
婴儿的大脑开始学习母语元音的最佳时间在6个月左右，而开始学习辅音的最佳时间在9个月时。敏感期一般只持续几个月时间，但是对于同时接触第二语言的婴儿来说敏感期会有所延长。儿童到7岁之前都可以迅速学会第二语言，并达到相当流畅的程度。
婴儿先天所具有的语言能力并不足以使他/她说出最初的词句“妈妈”和“爸爸”。
在掌握语言这种最重要的社会技能的过程中，无数次地倾听父母对他们说一种仅对婴儿使用的幼稚口语——“父母语”（parentese）会很有帮助。父母语有着夸张的音韵变化，例如“你真是个乖——宝——宝——”，这种特征为婴儿学习母语的音调和韵律提供了每日所需的教程。我们的研究也解决了关于早期语言发展长期存在的一个争论，即基因和环境哪一个更重要？研究表明，二者均起着重要的作用。
现在关于早期语言发展的知识已经积累到相当丰富的程度，这使得心理学家和医生能够发明新的工具来帮助具有学习困难的儿童。研究正在为一系列诊疗应用打下基础，如通过记录脑电波来了解儿童的语言能力发展是否正常、确定婴儿是否有发生自闭症、注意缺陷或其他障碍的风险等等。未来的某一天，你在带小宝宝到儿科诊所进行例行的麻疹、流行性腮腺炎和风疹疫苗注射时，或许还能顺便给小宝宝的大脑检查一下。
婴儿都是统计学家。我们之所以能够设计出关于语言发展的测验方法，是因为我们已经开始懂得婴儿轻松掌握语言的机制。我的团队以及其他团队的研究表明，婴儿在语言发展的最初阶段使用了两种学习机制：一种是通过心理计算（mental computation）来识别声音，另一种则需要婴儿高度融入社会。
婴儿要学会说话，首先必须懂得他们所听到的词语是由哪些音位构成的。
在所有800个音位中，构成一种语言的音位约有40个，婴儿需要学会分辨这40个左右的音位才能学会说话，这要求婴儿能够觉察到语音间的细微区别。例如，“怕”和“爸”的读音只有一个辅音的差别，意思却完全不同。而同一个元音（如“a”）在不同人不同背境下以不同速度说出来又有很大的差别（如“Bach”和“rock”）。音位中的巨大可变性，正是苹果Siri仍不能完美无缺地工作的原因。
我的研究和杰茜卡·梅耶（Jessica Maye）及其同事的研究（彼时她在西北大学）均证明，统计模式，即某种语音发生的频率，对于婴儿了解哪些音位最为重要起着关键作用。8～10个月大的婴儿还听不懂口语词汇，然而他们对于音位的发生频率——统计学家称之为“分布频率”——却非常敏感。
一种语言中最重要的音位就是最经常被使用的音位，例如在英语中，“r”和“l”这两个音位是很常见的，它们出现在rake、read、lake和lead这样的词语中；而在日语中，类似于英语的“r”和“l”的音位也有，但不常见。实际上，日语的“r”音很常见，但在英语中却很少出现（日语的“r”音介于英语的“r”和“l”音之间，所以日语词raamen在美国人的耳朵听起来更像是laamen）。
在6~8个月期间，不论婴儿生长在哪种文化中，他们都能区分各种音位单元，如“ra”和“la”。但是到10个月时，这个窗口就开始关闭了，婴儿的听力开始初步显露出受文化制约的迹象，例如日本婴儿分辨“ra”和“la”的能力开始不如美国婴儿，美国婴儿分辨“qi”和“xi”的能力也开始落后于中国台湾婴儿。
特定语音的统计频率会影响婴儿的大脑。在一项对西雅图和斯德哥尔摩的婴儿进行的研究中，我们监控了婴儿大脑感知元音的过程，结果发现，不管是在西雅图还是斯德哥尔摩，6个月大的婴儿已经更注意母语中存在的元音了。此时，口语词汇的影响已经深入到婴儿的大脑中，影响着婴儿大脑对语音的感知方式。
这个变化究竟是怎么实现的？梅耶的研究表明，这个年龄的大脑具有必要的灵活性，可以改变婴儿对语音的知觉能力。日裔婴儿如果能听到英语语音，他就能学会将英语中的“r”和“l”区分开。在母语为英语的环境中长大的婴儿同样也能学会区分日语语音特征。看来，婴儿在半岁到一岁期间所学习的语音就将成为其母语，而其他语言则被排除在外，除非婴儿在此期间同时接触多种语言。
童年期以后，特别是进入成年期，接触一种新语言的语音就再也不能产生如此显著的效果——到法国或日本去旅游的人能够听到另一种语言的语音的统计分布，但是这种经验却再也不能改变听者的大脑。这就是为什么长大后学习第二语言特别困难的原因。
统计学习的第二种形式则可以帮助婴儿学习、识别整个词语。我们成人可以将两个连续的词区分开，但在连续的话语流中将词语区分开的这一能力需要复杂的心理加工，因为进入我们耳朵的口语是连续不断的语音流，不像书面词语那样存在词与词的间隔。
威斯康星大学麦迪逊分校的珍妮·扎弗兰（Jenny Saffran）和她的前同事，现供职于罗切斯特大学的理查德·阿斯林（Richard Aslin）以及乔治城大学的埃利萨·纽波特（Elissa Newport）是最早发现婴儿通过统计学习来掌握整词语音的人。
在上世纪90年代，扎弗兰的研究组发表的研究表明，8个月大的婴儿能够根据音节与音节连续出现的概率来学会区分词语单元，例如，在“pretty baby”（乖宝宝）这个词组中，“pre”和“ty”这两个音节连续出现的概率就高于“pre”和“ba”相连出现的概率。
在实验中，扎弗兰让婴儿听电脑合成的多音节无意义“词语”，其中有些音节频繁相连出现，而另一些音节很少相连出现。在这种人工语言中，婴儿会更注意总是相连出现的音节，正是这种能力使他们得以识别出词语。
上世纪90年代关于婴儿统计学习能力的发现引起了很大的轰动，因为这提供了一个解释语言学习的新机制。
过去认为，婴儿学习语言只与父母的条件作用（条件作用是指一个无关刺激由于与一个有意义的刺激反复结合而最终转变成一个有意义刺激的过程。例如，妈妈每次在给婴儿喂奶时都说“奶——奶”，婴儿慢慢就学会将“奶——奶”这个音与牛奶这个东西结合起来，知道了“奶——奶”的意思）以及关于词汇使用正确与否的反馈有关，但其实在父母觉察到之前，婴儿的学习就已经开始了。
而我实验室所进行的更深入的研究也有一个重要的发现，给统计学习理论敲响了一个警钟：被动的听并不是统计学习过程的前提条件。
互动的学习。我们的研究发现，婴儿不仅仅是处理神经算法的计算天才。在2003年发表的研究中，我们让来自西雅图的9个月大的婴儿听汉语普通话，我们想知道，婴儿能否凭借统计学习能力学会普通话的音位。
这个实验共含12次训练，持续时间1个月。婴儿被分为四组，一组婴儿的老师母语为普通话，老师会与婴儿一起在地板上读书、玩玩具——当然，老师说的是普通话；另外两组婴儿也听普通话，一组是看视频上的人说普通话，另一组是听普通话录音；第四组是对照组，这组婴儿不听普通话，而是由一个美国研究生和婴儿一起读同样的书，玩同样的玩具，这位研究生讲英语。
训练结束后，四组婴儿均回到实验室接受心理测验和脑活动监测，以评定他们识别普通话音位的能力。四组婴儿中，只有听真人说普通话的那组才学会了识别普通话音位，他们的成绩甚至达到了听父母讲了11个月普通话的中国婴儿的水平。通过电视或录音接触普通话的婴儿完全没有学会识别普通话音位，他们的音位分辨能力与对照组婴儿相当，后者正如预期的一样，训练前后的音位分辨能力没有不同。
这项研究证明，婴儿大脑的学习并不是一个被动的过程，而须以人际互动为前提，我称之为“社会门控”（social gating）。该假说还可以扩展到其他物种，用以解释它们学习沟通的方式：鸟儿学鸣叫的方式实际上与小孩子学说话的过程相似。
早先我和已故的加利福尼亚大学旧金山分校的艾莉森·杜普（Allison Doupe）比较了婴儿和鸟类的学习。我们发现，对于儿童和斑胸草雀来说，出生头几个月的社会经验是非常重要的。婴儿和雏鸟沉浸在周围年长者发出的声音中，他们将自己所听到的声音存储在记忆中，这些记忆调控着大脑的运动中枢，使之控制自己发出的声音能与社区环境中频繁听到的那些声音相匹配。
关于社会背景究竟是如何影响人类语言学习的，其具体机制仍未有定论。不过我认为，父母以及其他成人不仅提供了动机，也提供了必要的信息来帮助婴儿学习。动机成分是由大脑中的奖赏系统所驱动的，具体而言就是在社会互动中能产生多巴胺神经递质的脑区。我们课题组的工作已经表明，有多名婴儿在一起时，婴儿学习得更好，现在我们正开展研究来解释这种现象的原因。
婴儿通过注视父母的眼睛也可获取关键的社会线索，有助于加快下一阶段的语言学习——理解实词的意义。华盛顿大学的安德鲁·梅尔佐夫（Andrew Meltzoff）的研究表明，出生后头两年中，幼儿如能跟随成人目光的指向，那么他们所掌握的词汇会比不能跟踪目光移动的儿童更多。注视与说话之间存在的联系非常有意义，它在某种程度上解释了为什么仅仅收看训练录像是远远不够的。
在接受真人训练的那组中，婴儿会注意到普通话教师在介绍物体名字时所注视的物体，这个细微的动作将词语与它所指称的物体联系起来。在今年7月所发表的一篇文章中，我们也表明，当西班牙语教师举起新玩具并谈论它们时，只有在教师和玩具之间来回看的婴儿学会了这个词语和音位，而只注意玩具与教师其中之一的婴儿则没有学会。
这个例子说明了我的理论：婴儿的社会技能是使语言学习得以实现的关键，或者说婴儿的社会技能是语言学习的门控机制。
社会技能在早期语言学习中的作用，也可以解释存在发展障碍（如自闭症）的儿童所遭遇的困难。自闭症儿童缺乏起码的说话意愿，他们更关注无生命的物体，而不能关注对于语言学习来说极为重要的社会线索。
婴儿的专用语言。婴儿学说话的能力不仅取决于倾听大人的能力，也取决于成人对婴儿说话的方式。
研究者在观察中发现，不论是在孟加拉国首都达卡，还是在巴黎、拉脱维亚首都里加，或者是美国西雅图附近的图拉利普印第安保留地，成人对儿童说话的方式均不同于对成人说话的方式，文化民族志学者和语言学家称之为“婴儿语”（baby talk），这在大多数文化中都存在。最初人们并不清楚婴儿语是否会有碍语言学习，但后来大量的研究表明，“妈妈语”或“父母语”（婴儿语的新叫法）其实有助于婴儿的学习。
父母语其实并不是新名词，古罗马句法学家瓦罗（Varro，公元前116－27年）就指出，某些简化词只在对婴幼儿说话时才会出现。
我的团队、哈佛大学安妮·弗纳尔德（Anne Fernald）的团队以及宾夕法尼亚大学莉拉·格莱特曼（Lila Gleitman）的团队考查了父母语中能吸引婴儿的那些声音——即音频较高、语速较慢、声调比较夸张的声音。我们发现在面临选择时，婴儿会选择听用父母语讲的短录音片段，而不是同一个母亲对其他成人说话的录音。高音调似乎更能吸引婴儿，能够抓住并保持婴儿的注意力。
父母语夸大了声音间的区别，使得一个音位与另一个音位彼此很容易被区分开。我们的研究表明，夸张的言语有助于婴儿将这些声音存储到记忆中。在近期的一项研究中，我的研究小组中的纳伊兰·拉米雷斯－埃斯帕萨（Nairán Ramírez-Esparza，现在供职于康涅狄格大学）让婴儿在家里全天佩戴安装在轻质背心上的高保真微型磁带录音机。
录音让我们进入了儿童的声音世界，研究表明，如果父母对婴儿用父母语说话，那么一年以后他们所掌握的单词数是父母未频繁使用婴儿语的婴儿的两倍多。
大脑里的标记。研究儿童发展的脑科学家则看到了一种新的令人兴奋的前景：随着关于儿童早期发展的知识日益增长，或许可以通过识别脑活动的标记（称为“生物标志物”），来筛查可能存在语言学习困难的儿童。我的研究团队近期开展了一项研究，让2岁自闭症谱系障碍患儿听已掌握的词和不熟悉的词，同时记录他们的脑电活动。
我们发现，儿童在听已掌握的词语时，脑电反应中一种特定模式出现的幅度可以预测他们在4岁和6岁时的语言和认知能力。这些测量还评估了儿童向他人学习的成功率。结果显示，如果幼儿具有在社会中学习词语的能力，这就预示着儿童的整体学习能力较好。
测量婴幼儿认知发展的前景正变得越来越乐观，因为我们拥有了评定婴幼儿语音感知能力的新工具。
我的研究团队已开始使用安全而无创的大脑成像技术——脑磁图（MEG）来研究大脑对言语的反应。该设备包括306个超导量子干涉装置（SQUID）的探测器，安装在一个看起来像干发机的仪器内。当婴儿坐在里面时，探测器可以测量儿童的大脑在听到言语时相应神经元放电所产生的微弱磁场。通过MEG研究，我们已经证明，大脑中存在一个关键的时间窗口，在此期间，婴儿似乎是在进行一场心理彩排，准备说他们的母语。
虽然MEG对于社区门诊来说过于昂贵且不便使用，但这些研究确定了语言学习中的生物标志物，这为将来在大学实验室之外使用廉价的便携式探测器来开展MEG测量铺平了道路。
如果能发现语言学习的可靠生物标志物，那将有助于确定儿童的发展状况——是会正常发展，还是可能患上与语言相关的早发障碍（包括自闭症谱系障碍、阅读障碍、脆性X综合征以及其它障碍）。通过认识人类大脑独有的语言能力及其具有可塑性的具体时间区间，我们应该就能尽早开展治疗，以便改变儿童未来生活的进程。