4.4第二语言学习与脑

随着国际化合作程度的不断深化以及文化开放程度的不断提高，生活在两种或者多种语言共存的环境中渐渐成为一种普遍的社会现象，研究表明世界上超过半数的人们主动学习或使用多种语言。第二语言学习也逐渐成为认知科学与脑科学的关注焦点。那么，大脑是怎样学习第二语言的？哪些因素影响着第二语言的学习？双语者又是怎样分析、处理第二语言的？近半个多世纪的脑科学研究给我们提供了一些线索。

4.4.1双语表征与脑

大脑是如何表征两种甚至多种语言的？过去，人们认为第二语言和母语是由不同的脑区，甚至是不同的半球来负责的，因为不少患上失语症的双语者往往只丢失了一门语言，而保留着另外一门语言，这说明可能负责一门语言的脑区受损，而负责另一门语言的脑区没有受损（Garcia,Egido,&.Barquero,
2010;Ibrahim,2009）。Ullman 提出了“陈述性/程序性模型”(the declarative/procedural model)来解释语言的词义（包括语音和字义）和语法（包括句法、形态学以及相关的音韵学）的认知心理学机制（Ulman,2001a,
2001b）。该模型认为对于普通的单语者来说，词义和语法的加工分别由两种记忆系统负责，即词义加工涉及外显性的陈述性记忆，主要与内侧频叶皮层（特别是海马）以及与之有着功能连接的颞顶联合区（temporoparietaljunction)的活动相关(Lavenex,Suzuki,8.Amaral,2004;Suzuki&.Amaral,1994),前侧前额叶皮层被证买参与了陈述性记忆的选择或提取过程（Fernández 8.
Tendolkar,2001;Javadi 8.Walsh,2012),右侧小脑皮层也参与了陈述性记忆信息的搜索过程（Desmond,Gabrieli,8.Glover,1998）。而语法加工则涉及一种内隐记忆，主要与额叶皮层的布洛卡区（Broca's area)、运动辅助区(supplementary motorarea)、基底神经
节(basal ganglia)、顶叶皮层以及小脑齿状核（dentate nucleus of the cerebellum)
等脑部位有关（Squire 8.Zola,1996）。如果在关键期后才学习第二语言(second language,L2）,那么在学习语法时就无法利用内隐资源，因此只能是外显性学习。较晚才开始学习第二语言的双语者会更多使用左侧颞区，而单语者则主要使用布洛卡区和基底神经节。与此相反，Green（2003）则提出了“会聚理论”(convergence theory)，
认为既然布洛卡区在学习母语的过程中负责处理语法信息，它也仍会在学习第二语言的过程中承担同样的角色。不同之处在于，在第二语言学习的初期，可能需要更多的脑区参与语法分析。当第二语言达到一定的熟练程度之后，其神经表征就会与母语的神经表征会聚，均由布洛卡区和基底神经节负责处理语法信息。双语“分区负责”的假说并没有得到fMRI研究的支持（Perani&.Abutalebi，2005），而会聚理论则获得了大量证据支持。研究者采用人工语法作为学习材料来研究语法规则的习得过程，随着对学习材料判断成绩的逐步提高，学习方式由早期的基于相似性学习过渡到晚期的基于抽象规则学习。与此同时，神经影像学证据显示相似性学习过程与左侧海马的前部激活有关，而抽象规则学习则与左侧运动前区（包括布洛卡区）的激活有关。而且，左侧运动前区的激活随着学习材料熟悉度的提高而逐渐增强(Friederici,Bahlmann,Heim,Schubotz,&.
Anwander,2006;Opitz &Friederici,2004）。Golestani等人（2006）以晚期学习二语的法语——英语双语者为被试，当被试根据给予的词完成阅读任务或造句任务时，发现母语（即法语）和二语（即英语）材料任务都能显著激活左侧额下回皮层和运动辅助区。但有意思的是，两种材料在激活水平上表现出明显的差异，相对于二语熟练者来说，二语不熟练者在分别使用母语和二语时左侧额下回皮层的激活水平差异更大。这表明随着二语熟练程度的提高，加工母语和二语的神经表征越来越会聚。Sakai等人对日本13岁小孩进行为期两个月的二语（即英语）训练，发现母语和二语都可以激活左侧额下回皮层。进一步研究发现，训练后由二语材料引发的该脑区激活水平与二语学习成绩呈现显著的正相关(Sakai,Miura,Narafu,&.
Muraishi,2004)。后来的研究显示，左侧额下回皮层的不同部位在二语习得过程中可能起到不同的作用，如左侧额下回皮层背侧区域（即F3）的激活水平与二语晚学者的任务准确率呈现显著的正相关，而与二语早学者的任务准确率呈现明显的负相关。但左侧额下回皮层喙侧区域（即F3O）的激活水平与二语晚学者的任务反应时呈现显著的正相关，而与二语早学者的任务反应时呈现明显的负相关（Sakai等，2009），人们在遇到母语的语法错误时，大脑会产生一个两阶段的事件相关电位成分：早期左前负波（ELAN）和随后的P600。前者代表自动化的短语结构、语法、词汇形态加工，后者代表一个控制更严格的语法分析及重组。有研究显示，中国大学生加工英文材料时，ERP结果表明中间句法单违例诱发了早期左前负波（ELAN），而句尾句法单违例引发了正波（P600）。同时还发现句尾语义单违例诱发的负波（N400）波幅显著大于中间语义单违例，表明在二语加工过程中存在违例关键词的位置效应。进一步分析显示，语义——句法双违例句诱发的P600波幅大于句法单违例句，语义——句法双违例句引发的N400波幅小于语义单违例句，这说明句法与语义加工之间存在交互作用，句法加工在很大程度上受到语义加工的影响，而句法加工对语义加工的影响较小（常欣，张国礼，8.王沛，2009）。最近的一项研究表明，视觉呈现的第二语言动词可以同样像母语动词一样显著激活大脑的运动区和体感区(De Grauwe,
Willems,Rueschemeyer,Lemhöfer,8.Schriefers,2014)。

另外一项研究也显示，中文阅读障碍青少年和英文阅读障碍者的脑网络，如枕一颞网络和顶一颗网络等，存在相似的缺陷（You等，2011）。不过，对于较晚才开始学习外语的双语者来说，第二语言激活的脑区范围往往更大（延展到母语激活部分的周边区域以及前额叶），激活程度更强。而且，第二语言的功能连接也比母语的要强（Dodel
等，2005）。Weber等人（2013）的研究以德国孩子为研究被试，当他们完成母语（德
语）和12（英语）的拼写任务时，L.2相对于母语诱发了双侧额叶和右侧顶叶区域较强的日频段的事件相关同步化(theta%ERS,
event-related synchronization)。 这些结果表明在提取第二语言时使用了较高的语义加工。同时，也可能预示着二语晚学者可能需要调用更多的神经资源来处理第二语言的语法信息。

4.4.2影响第二语言加工的因素

较晚才开始学外语的人能像加工母语一样加工第二语言吗？研究表明，第二语言的熟练程度(proficiency）、开始学习年龄(age of acquisition,AoA）以及与母语的相似程度（language similarity）都会影响第二语言的加工。随着第二语言熟练程度的提高，母语者与双语者的ERP在波幅、潜伏期方面的差异可能会缩小，甚至消失。运用静息态技术，Pliatsikas等人发现，第二语言高度熟练者的小脑灰质密度与语法加工呈现正相关性增加(Pliatsikas,Johnstone,8.Marinis,
2014)。Weber-Fox和Neville（1996）以会说英语的汉语母语者为被试，向被试呈现含有语法结构错误的英文句子。事件相关电位技术分析结果显示，从小就学英语（1-10岁）的双语者出现了明显的P600,11-13岁接触英语的双语者直到700ms时才出现一个晚期正波，而16岁以后才学习英语的人则没有出现P600。这一研究结果显示开始学习年龄对第二语言加工有着显著的影响。同样，Hahne（2001）在研究中以晚期学德语的成年日本人为被试，发现二语短语结构错误无法引发这些日本被试的P600。由于日语和德语相差过大，研究者又测试了俄语母语者，发现二语短语结构错误能引发被试的P600，但仍然无法引发ELAN。这些研究表明，第二语言的晚学者缺乏早期自动化的短语构建
能力。运用功能性磁共振技术，Hernandez等人考察了熟练双语者在遇到形态语法错误时的情况，发现较晚开始学习第二语言的双语者在布洛卡区和前额叶部分的激活要稍微强于那些早就开始学习外语的双语者（Hernandez,Hofmann,8.Kotz,2007）。这些研究结果充分表明二语晚学者在二语加工过程（如语法分析等）中需要更多的认知资源。Osterhout等人发现，在以形态语法错误为材料的实验中，第二语言和母语越相似，双语者的第二语言水平越高，则两种语言的形态语法错误所引发的ERP越趋同。而第二语言初学者甚至会将形态语法错误当成语义问题来处理，产生N400（Schuwerk等，2014）。可见，两种语言的相似性也会影响双语者对第二语言产生的脑活动。总体来说，二语的熟练程度、AoA以及语言的相似性都会影响实验所取得的ERP数据。

有意思的是，McLaughlin等人的研究发现，成年学习者在接受14个小时的课堂教学后，虽然他们在行为上无法区分真伪词（即辨别成绩为随机水平），但伪词已经能够唤起幅值更大的N400，这意味着学习者的神经系统已经对语义信息作出了反应(McLaughlin,
Osterhout,&Kim,2004)。前面提到过的Weber-Fox和Neville（1996）的研究也发现双语者对语义错误的反应与母语者无异。这些结果表明二语习得过程中语义加工似乎不受开始学习年龄的影响。

4.4.3第二语言学习与脑可塑性

已有研究表明学习和使用多种语言可以使大脑结构和功能发生显著的改变。Mechelli等人发现早期双语者（5岁开始学习L2）和晚期双语者（10-15岁开始学习L2）的左侧顶下叶的灰质密度要显著高于单语者，并且早期双语者的这种增大的效应明显大于晚期双语者。更为重要的是，左侧顶下叶灰质密度增大的幅度与L2熟练程度呈正相关，而与AoA呈负相关（Mechelli等，2004）。其他的研究结果也表明，下顶叶皮层以及周围的颞一顶皮层在双语学习和使用过程中起到非常重要的作用（Della Rosa等，2013；Grogan等，2012）。加拿大麦吉尔大学的研究者比较研究了单语者、早期双语者（0-3岁即开始学习第二语言）以及晚期双语者（4-13多才开始学习第二语言），发现相比于单语者，同时学习两种语言的人的大脑皮层厚度没有变化，而后期才开始学习第二语言的人则出现了大脑皮层厚度的显著变化，其中左侧额下回显著增厚，而右侧额下回变薄（Klein,Mok,Chen,8.Watkins,2014）。左侧额下回和顶上叶的灰质厚度与AoA呈现负相关。瑞土伯尔尼大学的研究者们（Stein等，2012）研究了一批母语为英语的学生，在他们学习德语之前和之后分别扫描他们的大脑，基于体素的形态学（voxel-based morphometry,VBM)分析发现，经过五个月的学习，随着德语水平的提高，学生们的左侧额下回的灰质密度变大，且激活程度降低了。不过，该区域灰质密度的绝对值与第二语言（德语）的水平并无相关，这说明大脑结构的变化并不能反映第二语言的绝对水平，但可以反映学习程度。一项EEG研究证明九个半月到十个半月的英语母语婴儿在接触西班牙语环境之后，很快就能编码西班牙语的语音信息，而且在接触西班牙语的同时，这些婴儿辨识母语音位的能力也提升了（van Hell 8.Tokowicz,2010）。对于生在
韩国、长在法国的被试，研究者测试他们对韩语的记忆，发现他们的表现相当于从未接触过韩语的法语母语者。用fMRI检测这些韩裔法国人与法语母语者对韩语、法语和其他外语的反应，发现韩裔法国人在听到韩语时，其大脑活动与听到其他不懂的外语时的大脑活动没有差异。而当两组被试都听法语时，大脑激活的地方类似，但法语母语者的激活范围更大一些（Pallier等，2003）。Ghazi Saidi等人（2013）报道，让波斯人接受为期一个月的母语和L2（法语）词汇训练，之后分析他们的语言网络和语言控制网络间的功能连接，发现母语的熟练程度虽然在训练后有所提高，但没有导致两个神经网络的功能连接产生。另外，虽然L2训练使L2熟练度提高，但这些网络的功能连接效率明显降低。这可能与随着L2熟练度的增加，被试对语言的自动化加工程度升高和所投入的认知资源降低是相关的。当10岁的孩子们完成一项词汇判断任务时，Tan 等人（2011）发现左侧尾状核（left caudate）和左侧梭状回（left fusiform gyrus）的激活与任务成绩显著相关。更为有趣的是，当这些被试学习L2一年后，左侧的尾状核和梭状回的激活水平仍然可以预测其任务成绩。因此，研究者认为左侧尾状核——梭状回网络可以作为学习另外一种新语言的神经生物学标志。