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《双语者语言控制的神经机制》摘要

作者:杨静  来源:今日语言学  时间:2017-05-24

  1. 引言

  双语者通常指使用两种或者两种以上语言(方言)的个体(Grosjean and Li 2012)。双语研究中的一个重要问题就是双语者如何实现语言间的转换,包括使用目标语言时抑制非目标语言。

  早期研究者只能通过临床观测双语失语症患者的症状来推断双语者语言控制的神经中枢。近年来,神经科学技术飞速发展并广泛应用于科研领域,如今我们可以采用功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)等神经影像学手段,对正常双语者的语言加工进行实时研究,探索双语者语言控制的神经中枢或脑功能网络。

  本文主要回顾了近年来国内外有关双语词汇加工过程中语言控制机制的功能磁共振成像研究,并对最新研究进展及理论模型进行评述和总结。

  2. 双语者的语言控制中枢

  双语者的词汇通达早期存在选择性和非选择性两种观点。选择性通达的支持者认为,双语者在加工目标词汇的过程中,只有目标词汇表征得到了激活,而非目标词汇没有被激活,因而不会对目标词汇造成影响(Costa and Caramazza 1999; Rodriguez-Fornells,et al. 2002)。非选择性通达的支持者则认为,双语者在进行目标语言词汇的加工过程中,非目标语言的相关词汇表征也同样被激活,并且影响目标词汇的加工(Hermans,et al. 1998;Dijkstra,et al. 1999)。Costa和Santesteban (2004)指出,非选择性和选择性通达并不矛盾,两者可能适用于不同的第二语言熟练阶段:非熟练双语者一般是非选择性通达;而平衡熟练的双语者采用的是选择性通达。

  那么对于非熟练双语者来说,目标语言加工过程中,如何抑制非目标语言的干扰呢?抑制控制(inhibitory control,IC,Green 1998)模型认为双语者通过注意监控系统(supervisory attentional system)控制着语言任务图示(language schema),并进一步“选择性”地抑制非目标语言的词汇,以便双语者根据词条水平的语言标签(language label)来选择词汇。而双语互动激活修改版(bilingual interactive activation plus,BIA+,Dijkstra and van Heuven 2002) 模型则认为双语者词汇加工由识别系统(identification)和任务图示系统决定,某种语言词汇激活的程度并不是单词的语言标签起了作用,而是因为该词汇与识别系统中的词汇表征的重合程度高。

  为了阐明双语者语言控制的认知神经机制,早期研究者对双语失语症患者的脑损伤及行为表现进行研究,发现病人的左侧前额叶皮层(Zatorre 1989;Fabbro,et al. 2000),左侧顶下小叶(包括缘上回)(Herschmann and Pötzl 1920)受损会导致语言转换失调,而左侧尾状核受损会造成语言转化或者语言混用障碍(Abutalebi,et al. 2000;Mariën,et al. 2005)。 Abutalebi等(2000)指出,控制双语者词汇表征提取的回路包括左侧基底核-左侧前额叶及左侧缘上回区域。

  对正常人的语言转换研究发现当双语者根据线索提示对呈现的目标刺激(如图片、单词、数字)进行双语转换式命名时,左侧布洛卡区(Broca's area)、背外侧前额叶皮层、辅助运动皮层及缘上回的活动增强(Price,et al. 1999;Hernandez,et al. 2001;2009;Rodriguez-Fornells, et al. 2002;2005)。早在1999年,Price等采用正电子断层扫描技术(positron emission tomography, PET)技术研究了德语-英语熟练双语者的语言翻译和转换。他们发现与翻译条件相比,语言转换条件下,布洛卡区和缘上回区域的活动增强,这些区域的活动增强与语音加工任务有关。之后有大量的脑成像研究采用类似的语言转换范式研究语言控制的神经中枢,他们同样发现熟练双语者的语言转换与左侧前额叶皮层有关(Hernandez, et al. 2001;2009)。Rodriguez-Fornells等(2005)采用go/no-go图片默读范式考察德语-西班牙语双语者的图片命名,发现除了前额叶皮层,左侧缘上回也对双语加工中干扰的抑制起到了重要作用。

  近年来,不少研究者发现前扣带回(anterior cingulate cortex)和基底核也同样参与了双语者的语言控制。Abutalebi 和Green(2008)测试了德语-法语双语者在单语和双语情境下的图片命名,发现即使说单种语言,与单语情境相比,双语者在双语情境中,其左尾状核和前扣带回产生更强烈的激活,而且被试的二语熟练水平越低,其在这两个区域的激活范围越广。2006年Crinion等采用了适应性范式研究双语词汇理解过程中的语言总之,结果发现不论是德语-英语双语者还是日语-英语双语者,其左侧尾状核的头部对语种的变化非常敏感,推断其功能与语种选择有关。Abutalebi和Green(2009)发现与单语语境相比,双语者在双语情境中,其左尾状核(caudate)和前扣带回产生更强烈的激活,而且使用的语言熟练程度越低,这两个区域的激活范围越广。

  由于大多数双语者两种语言的熟练程度不同,有研究者从二语熟练程度这一角度出发,考察语言熟练程度与双语者语言控制中枢的影响。Garbin等(2011)让早期熟练的西班牙语-加泰罗尼亚语双语者进行图片命名的语言转换任务。他们发现,与非转换任务相比,语言转换任务在左侧尾状核头部和前运动辅助皮层/前扣带回区域有更强烈的激活,且左侧尾状核的激活与语言转换的方向有关。而Abutalebi等(2013)研究三语者的语言熟练程度对语言转换过程中前运动辅助皮层/前扣带回和尾状核激活的影响。结果显示,无论语言熟练程度如何,三语者在进行语言转换时,都会引起前运动辅助皮层/前扣带回的活动,而左侧尾状核对于语言转换的方向非常敏感。因此作者推测前运动辅助皮层/前扣带回与一般的任务监控有关,而左尾状核可能担负着语言转换时对非熟练语言加工的重要任务(Abutalebi et al., 2013)。

  综上所述,左额下回、左顶叶(包括缘上回)、双侧前额背侧、扣带回和尾状核等区域似乎都与双语加工过程中的词汇竞争抑制功能有关。Luk等(2012)通过元分析对语言控制的脑成像研究进行总结,指出双语者语言控制的重要脑区域包括:左额下回(布罗德曼44和47区)、左额中回(布罗德曼9和46区)、右中央前回(布罗德曼6区)、左颞中回(布罗德曼37区)、右侧颞上回(布罗德曼22区)、前运动辅助皮层中线区(布罗德曼6区)及双侧的尾状核。可见,至少前额叶皮层及尾状核在双语者语言控制中扮演了重要的角色。

图1 语言控制的认知神经模型 (改编自Abutalebi and Green, 2007)

  3. 双语者语言控制的脑网络

  2007年Abutalebi和Green(2007)根据大量的相关文献,提出了语言控制的认知神经模型(图1),指出语言控制主要是由五个重要脑区负责:左前额背侧、前扣带回、尾状核以及双侧缘上回。

  前额叶皮层与感觉、运动、联合皮层及皮层下结构有着广泛的联系,在一般认知控制、工作记忆任务中扮演着重要角色(Miller 2000)。左侧顶叶与竞争反应的选择有关,当实验任务需要存储及保持可能的反应表征时,左侧顶叶激活,因此可能与任务转换有关(Bunge, et al. 2002)。前扣带回的突出功能是发现并通告冲突信息,因此有可能将观测到的信号传递给前额叶皮层以增加控制强度,随后前额叶皮层通过自上而下的调控影响后部皮层或基底核(Botvinick, et al. 1999)。基底核(尾状核)则很可能通过尾状核-前额叶皮层回路来影响语言的控制加工的。

图2 双语者语言控制的神经中枢(Abutalebi and Green 2016)

  过去十年,脑的可塑性及人脑连接组等概念深化了我们对人脑的认识,在大量脑结构和脑功能相关研究的基础上,Green和Abutalebi(2013)提出了能适应交互式语言情境需求的语言控制网络(图2),其涉及的脑区包括前扣带回背侧/前辅助运动皮层、左前额叶皮层、右侧额下回、顶下小叶、皮层下结构(尾状核、壳核、丘脑)及小脑。值得一提的是,在这里,右侧额下回,而非左侧额下回与语言控制有关,这是因为近年来有研究发现,左前额与反应选择有关,而其右侧对称部位与反应抑制有关(Aron,et al. 2007; 2014)。丘脑在双语词汇加工中扮演的主要角色则是辅助相关词汇和语义表征的选择。小脑,作为一个与上述所有脑区结构上直接相连的脑区,远远不止运动控制这一简单的功能(Tyson,et al. 2014)。Filippi等(2011)发现当双语者进行二语理解时,其右侧小脑某一区域的灰质密度能预测个体抑制母语干扰的能力,这似乎说明了小脑在抑制干扰方面的重要作用。

  对于不同语言情境下,这些脑区的协同合作,Green和Abutalebi(2016)设想了不同层次的脑区合作机制。例如,图3左侧显示的是在多语情境下(如说完英语再说汉语),两种语言会同时激活,说话者需要谨记言语目的、察觉线索、抑制干扰,随着语言任务的啮合或脱离,抑制非目标语言的反应。这个过程中的语言控制网络主要由以下区域构成:前扣带回/前运动辅助皮层(ACC/pre-SMA),双侧额下回和顶叶皮层、基底核及丘脑。在密集的多语转换情境下(如粤语和英语夹杂的句子),这一网络依然起着作用,但由于此时语言的加工依赖于对几率的计算和计划,小脑-左前额叶的联系变得更为重要。

图3 双语者语言控制的脑网络(Green and Abutalebi 2016)

  4. 结语

  目前,对于双语者的语言控制中枢,我们已经有了一定的认识和积累,对于双语者词汇加工过程中语言控制的神经网络有了初步的框架设想。但是由于语言和语言主体的复杂性,未来研究还需进一步思考:1)采用实证研究证实语言控制网络的整体结构及子网络的层级关系;2)个体的二语习得年龄、语言熟练水平及语言特征对该网络的调节作用;3)语言从词汇到句法不同层次是否依赖同一语言控制网络;4)语言障碍及康复治疗与语言控制网络之间的印证关系。

  参考文献

  Abutalebi, J., P. A. Della Rosa, G. Ding, B. Weekes, A. Costa, and D. W. Green. 2013. Language proficiency modulates the engagement of cognitive control areas in multilinguals. Cortex 493:905–911.

  Abutalebi, J., and D. Green. 2007. Bilingual language production: The neurocognition of language representation and control. Journal of Neurolinguistics 203:242–275.

  Abutalebi, J., and D. Green. 2008. Control mechanisms in bilingual language production: Neural evidence from language switching studies. Language and Cognitive Processes 234: 557–582.

  Abutalebi, J., and D. Green. 2016. Neuroimaging of language control in bilinguals: Neural adaptation and reserve. Bilingualism: Language and Cognition 19: 1-10.

  Abutalebi, J., A. Miozzo, and S. F. Cappa. 2000. Do subcortical structures control ‘language selection’ in polyglots? Evidence from pathological language mixing. Neurocase 61:51–56.

  Aron, A. R., T. E. Behrens, S. Smith , M. J. Frank , and R. A. Poldrack. 2007. Triangulating a cognitive control network using diffusion-weighted magnetic resonance imaging MRI and functional MRI. Journal of Neuroscience   27: 3743 – 3752.

  Aron, A. R., T. W. Robbins, and R. A. Poldrack 2014. Inhibition and the right inferior frontal cortex: one decade on. Trends in Cognitive Sciences. 18:177-185.

  Botvinick, M., L. E. Nystrom, K. Fissell, C. S. Carter, and J. D. Cohen. 1999. Conflict monitoring versus selection-for-action in anterior cingulate cortex.  Nature 4026758: 179–181.

  Bunge, S. A., E. Hazeltine, M. D. Scanlon, A. C. Rosen, and J. D. E. Gabrieli. 2002. Dissociable contributions of prefrontal and parietal cortices to response selection.  Neuroimage 173: 1562–1571.

  Costa, A., and A. Caramazza. 1999. Is lexical selection in bilingual speech production language-specific? Further evidence from Spanish–English and English–Spanish bilinguals.  Bilingualism:  Language and Cognition  203: 231-244.

  Hermans, D., T. Bongaerts, K. De Bot, and R. Schreuder. 1998. Producing words in a foreign language: Can speakers prevent interference from their first language?Bilingualism: Language and Cognition  103: 213–229.

  Dijkstra, T., J. Grainger, and W. J. Van Heuven. 1999. Recognition of cognates and interlingual homographs: The neglected role of phonology. Journal of Memory and Language  414: 496–518.

  Dijkstra, T., and W. J. Van Heuven. 2002. The architecture of the bilingual word recognition system: From identification to decision. Bilingualism: Language and Cognition  503: 175–197.

  Crinion, J., R. Turner, A. Grogan, T. Hanakawa, U. Noppeney, J. T. Devlin, … K. Stockton. 2006. Language control in the bilingual brain. Science 3125779: 1537–1540.

  Costa, A., and M. Santesteban. 2004. Lexical access in bilingual speech production: Evidence from language switching in highly proficient bilinguals and L2 learners. Journal of Memory and Language 504: 491–511.

  Fabbro, F., M. Skrap, and S. Aglioti. 2000. Pathological switching between languages after frontal lesions in a bilingual patient. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry  685: 650–652.

  Filippi, R., F. M. Richardson, F. Dick, R. Leech, D. W. Green, M. S. Thomas, and C. J. Price. 2011. The right posterior paravermis and the control of language interference. Journal of Neuroscience, 31, 10732–10740.

  Garbin, G., A. Costa, A. Sanjuan, C. Forn, A. Rodriguez-Pujadas, N. Ventura, … C. Avila. 2011. Neural bases of language switching in high and early proficient bilinguals. Brain and Language  1193: 129–135.

  Green, D. W. 1998. Mental control of the bilingual lexico-semantic system. Bilingualism: Language and Cognition 102: 67–81.

  Green, D. W., and J. Abutalebi. 2013. Language control in bilinguals: The adaptive control hypothesis. Journal of Cognitive Psychology  255:  515-530.

  Hernandez, A. E. 2009. Language switching in the bilingual brain: What’s next? Brain and Language 1092:133–140.

  Hernandez, A. E., M. Dapretto, J. Mazziotta, and S. Bookheimer. 2001. Language switching and language representation in Spanish–English bilinguals: An fMRI study. NeuroImage 142: 510–520.

  Herschmann, H., and O. Pötzl. 1920. Bemerkungen über die Aphasie der Polyglotten. Zentralblatt Neurologie 39: 114–128.

  Luk, G., D. W. Green, J. Abutalebi, and C. Grady. 2012. Cognitive control for language switching in bilinguals: A quantitative meta-analysis of functional neuroimaging studies. Language and Cognitive Processes 2710:1479–1488.

  Mariën, P., J. Abutalebi, S. Engelborghs, and P. P. De Deyn. 2005. Pathophysiology of language switching and mixing in an early bilingual child with subcortical aphasia. Neurocase 116: 385–398.

  Miller, E. K. 2000. The prefontral cortex and cognitive control. Nature Reviews Neuroscience  11: 59–65.

  Price, C. J., D. W. Green, and R. Von Studnitz. 1999. A functional imaging study of translation and language switching. Brain 12212:2221–2235.

  Rodriguez-Fornells, A., M. Rotte, H. -J. Heinze, T. Nösselt, and T. F. Münte. 2002. Brain potential and functional MRI evidence for how to handle two languages with one brain. Nature 4156875: 1026–1029.

  Rodriguez-Fornells, A., M. Rotte, H. -J. Heinze, T. Nösselt, and T. F. Münte. 2002. Brain potential and functional MRI evidence for how to handle two languages with one brain. Nature 4156875: 1026–1029.

  Rodriguez-Fornells, A., A. Van Der Lugt, M. Rotte, B. Britti, H. -J. Heinze, and T. F. Münte. 2005. Second language interferes with word production in fluent bilinguals: brain potential and functional imaging evidence. Journal of Cognitive Neuroscience 173: 422–433.

  Tyson, B., A. C. Lantrip and R. M. Roth. 2014. Cerebellar contributions to implicit learning and executive function. Cognitive Sciences 9: 179–217.

  Zatorre, R. J. 1989. Intact absolute pitch ability after left temporal lobectomy. Cortex 254: 567–580.

  作者简介

  杨静,博士,广东外语外贸大学外国语言学及应用语言学研究中心副教授。

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