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《汉字加工神经机制的特异性与一般性问题》摘要

作者:李辉、王晶颖  来源:今日语言学  时间:2017-09-22

  编者按

  神经语言学是当代语言学的新兴交叉学科,它集语言学、神经科学、心理学和认知科学等为一体,研究语言习得、生成和理解的神经机制,以期解密语言加工的脑图谱。近十年来,对中文认知加工的脑神经基础及运行机制的研究蓬勃开展,海内外学者对此也有了许多新的认知,但国内语言学杂志却很少刊登这方面的成果。

  《当代语言学》2016年第4期设立“神经语言学专栏”,刊发了五篇相关的综述性文章。为了方便广大读者更好地了解这些成果,“今日语言学”微信公众号将从本期开始陆续推送这些论文的长摘要。

  自2000年以来,关于中文认知加工的脑成像(neuroimaging)研究渐成热点。各种能够直接或间接对神经系统(主要是)的功能、结构和药理学特性进行成像的技术被广泛运用到中文的认知研究当中,例如核磁共振成像技术 (fMRI)、近红外成像技术(fNIRS)以及脑磁图(MEG)等。这些新技术的运用,使我们得以全面深入了解中文认知加工的脑神经图谱,并将其与其他语言文字加工过程进行对比研究,以深入探讨人类语言文字加工的普遍机制与特殊机制。

  
一、汉字具有独特的语言学特点

  国际学术界对于中文的脑成像研究情有独钟,主要是因为汉字有以下独特的语言学特点。一是汉字字符本身的几何学特征与拼音文字(韩文除外)截然不同。每个汉字都呈现出整齐划一和统一大小的方块形状,与拼音文字的线条型书写形成鲜明对比。另外,每个汉字的内在间架结构也不同,既有上下结构,也有左右结构,还有包围和半包围结构的。第三,形声字还有表意和表音的偏旁部首。最后,每个字的笔划数量也有很大差异,在视觉加工上会有不同的认知负荷。这些空间几何特点会使汉字认知加工牵涉到线条、结构和轮廓等多个层面的空间认知加工,需要特别的神经心理机制来完成相应的中文阅读和书写加工任务。 
   中文与拼音文字的另一个重要区别就在于其形音义加工原则截然不同。汉字是汉语的书面表达形式。对于汉字的性质,国内语言学界虽然众说纷纭,但基本上都同意它是一种“语素文字”,或者叫“意音文字”。从文字和意义与语音的关系而言,汉字是能够表达意义和语音的,但它并不能像拼音文字那样直接拼音,而是要通过为数众多的形声字中的声旁来表音。另外,由于历史的演变和文字的进化,有些声旁已经不能准确表音。因此,中文的字音加工过程以及原则都与拼音文字不同。所以,国际学术界对于中文认知加工的神经基础有着强烈的兴趣和执着,既希望能够发现其独特的神经机制,也希望能够找到跨越中文和拼音文字的通用机制。在这一方面,大家基于这样一个共同的信念:如果所提出的语言神经科学机制不能盖涵中文的阅读历程,则他们的理论和成就是有非常局限的,是不能通用的。与此相关的另一个科学问题是,如果中文加工的神经基础在一定程度上不同于英文加工的神经基础,对中英双语者来说,大脑是如何表达两种语言的?大脑主管中文的系统是否和如何影响第二语言的学习?

  二、汉字认知的神经机制研究与争议

  在这些脑成像研究中,获得最多关注的研究成果是我国研究者发现了负责言语工作记忆的左前额中回即BA9对中文文字的识别具有调节作用,而在英语阅读中显著激活的颞叶后部在中文汉字加工中作用甚微。研究者进一步发现中文和英文阅读的神经加工系统是由两种语言文字的早期学习经历所塑造,而左侧额中回的活动程度是中文失读症的神经生物学标记。这个发现意味着一个中文失读症患者未必一定是字母类语言的失读者,反之亦然。这一研究给我们的启示是:治疗不同语言的失独障碍需要不同的早期干预方案。

  特别需要指出的是,这些汉字加工的认知过程并非由单一脑区独立完成,而是由额中回和顶上回等区域构成的脑网络共同发挥作用。例如,在一项通过语义判断任务来探究汉字阅读的神经加工机制研究中,研究者发现LMFG(BA9)、右侧额叶(BA45,BA46)和顶叶(BA7, BA39, BA40)都被显著激活。也有研究发现左侧额中回脑区和顶叶在涉及汉字语音和语义加工的任务中也被同时激活。有研究者检验了不同认知机制下中文识别的脑活动模式,研究发现拼音与汉字所涉及的认知机制有着明显不同。阅读汉字和拼音时共同激活的脑区包括额下回、颞中回、颞下回、顶下和顶上小叶、纹外皮层等区域。阅读拼音会导致双侧顶下皮层(楔前叶和颞中回前部)的强烈激活。但是, 阅读汉字激活了左侧梭状回、双侧楔叶、颞叶中后部、右侧额下回和双侧额上回。这些结果意味着阅读汉字与拼音的脑网络并不完全一致。

  三、汉字书写加工的神经心理机制研究与争议

  汉字书写涉及到更多的视觉和感知运动技能,因而对识字的影响可能更加广泛和深远。有研究发现,中文识字阅读能力与儿童写字技能密切相关,与语音意识和语音技能的关系反而不大(Tan et al., 2005)。这一结论挑战了心理语言学界长期公认的一个理念:加工各种文字系统最关键的环节就是语音加工部分。这一研究同样预示着中文和拼音文字的认知加工有着不同的脑神经机制,认知过程也截然不同。  

  最新一项研究发现,写字训练与中文识字能力高度相关(Cao et al., 2013)。研究者选择了大专中文班的学生作为实验对象,这些学生在书写文字的条件下学习了30个汉字,又在书写拼音的条件下学习了30个汉字。在学习结束后研究者采集了他们的功能性磁共振成像数据,发现学习者通过短期训练可以帮助大脑适应新的语言系统。在词汇判断和内隐书写任务中,双侧顶上小叶和双侧舌状回区域有更高的激活水平。这些发现意味着,书写汉字能帮助建立一个更高质量的文字“视觉空间结构”和“字形表征”。与拼音书写训练相比,书写汉字训练引起了双侧感觉运动皮层的更多的参与。这意味着写字训练可以引起更多感觉运动信息与汉字认知的交互作用。另外,研究者还发现,文字识别的准确性与右侧顶上叶、右侧语言区和左侧感觉运动区激活强度高度相关。意味着这些区域都有支持书写汉字的辅助效应。最后,研究者还发现写字训练可以导致双侧颞中回脑区产生更强的激活水平,从而促进了与语义的联系;而拼音书写训练则导致了右侧额下回脑区产生更强的激活水平,从而促进与语音的联系。

  有研究又比较了写字和写拼音两种训练模式对大脑活动的不同影响,结果发现:写字训练产生了一个与中文识字更相似的脑神经通路(Cao et al., 2013)。这表明写字提供的训练环境更贴近以中文为母语者的大脑运作模式,写字练习能够强化中文识字的脑神经通路。行为数据显示,写字能够提高识字能力;脑成像数据则显示,写字能够促进大脑汉字加工网络对于汉字系统特异性的适应,从而提高识字能力。因此,研究者认为,早期识字或写字经验可以培养出高品质的以字为单位的正字法。尤其是写字,可以迫使幼儿将注意力集中在空间关系和详细笔划顺序上,进一步加强大脑中的字形表征。通过写字,可以为文字的记忆增加感觉运动的成分,而练习笔划顺序也可以建立与文字相关的神经运动模式。事实上,笔划顺序记忆可以作为字符识别的一个额外的支持。

  四、有关汉字加工一般性机制和特异机制的争议

  Perfetti et al. (1992) 最早指出,一般语言文字阅读都会涉及到语音的加工过程 ,因而提出了跨语言系统的通用语音加工机制假说。但是,汉语有着许多拼音文字并不具备的语言学特质,所以,汉语神经语言学家们倾向于认为中文认知加工存在独特的神经机制和学习策略,大脑中参与处理中文的神经回路也可能具有一定的特异性,不一定遵循“通用加工机制”。

  有研究者提出,现有脑神经科学已经证明在阅读和书写的大脑神经网络中,通用机制和特异机制同时存在(Tan et al., 2005; Bolger, et al., 2005)。他们认为,支持拼音语言中字形到语音转换的颞顶叶区大脑网络,以及在阅读中文时被特异性激活的顶叶和额叶区域,广泛参与了绝大多数语言的认知加工。所以,他们倾向于认为,整个颞叶和额叶区为阅读认知加工提供了一般性的神经机制,而不同语言文字的阅读可以说是在一般性机制所支持的加工之上伴随着一些不同文字子系统而已。

  Perfetti et al. (2013) 最近提出一个折衷的观点:人类大脑阅读神经心理机制中既有共性,又有特异性,中文与英文认知既存在部分的一般机制(共性),也有部分的特异化机制(特异性)。当然,这并不意味着中文与英文认知拥有相同的大脑网络。进一步地,我们想追问:那么,这些中文脑和英文脑是天生就有差别,还是经过后天语言学习而塑造出来的?在婴幼儿阶段,如果儿童同时习得中文和英文,那他们的大脑会不会拥有两套截然不同的神经中枢和大脑通路?早期阅读和书写练习是否能够塑造儿童大脑的形态和功能?这些都有待脑科学研究的进一步突破。

  参考文献选录

  Bolger, D. J., Hornickel, N. E. Cone, D. D. Burman, and J. R. Booth. (2005) Neural correlates of orthographic and phonological consistency effects in children. Human Brain Mapping 29, 12: 1416-1429.

  Cao, F., M. Vu, and L. Chan. (2013) Writing affects the Brain network of reading in Chinese: A functional magnetic resonance imaging study. Human Brain Mapping 34, 7: 1670-1684.

  Perfetti, C. A., S. Zhang, and I. Berent. (1992) Reading in English and Chinese: Evidence for a "universal" phonological principle. In R. Frost and L. Katz (eds.), Orthography, Phonology, Morphology, and Meaning, 227-248. Amsterdan: North-Holland.

  Perfetti, C. A. and L. H. Tan. (2013) Write to read: The brain's universal reading and writing network. Trends in Cognitive Sciences 17, 2: 56-57.

  Tan, L. H., J. A. Spinks, G. F. Eden, C. A. Perfetti, and W. T. Siok. (2005) Reading depends on writing, in Chinese. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) 102, 24: 8781-8785. 

  原文刊于《当代语言学》2016年第4期

  第一作者简介

  李辉,博士,香港大学教育学院副教授。研究兴趣:幼儿心理学、幼儿教育学、心理语言学。代表作:Teaching Chinese Literacy in the Early Years: Psychology, Pedagogy, and Practice。

 

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