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       摘要：fMRI、ERSs等是人知神经科学的最新技术，这些技术可帮助人们更直观地了解大脑加工语言的机制。目前，在fMRI、ERPS技术框架下的双语认知研究，在双语词汇研究、加工语言的脑机制研究等方面已取得不少成果，这些技术与成果对汉语作为第二语言研究具有积极的启示意义。对外汉语作为一个语言学、教育学、心理学等多学科的交叉学科，有必要突破现有的研究框架，引入亲属学科的研究范式和技术手段，拓宽研究领域。
       关键词：fMRI；ERPS；双语认知；对外汉语；研究
       中图分类号：H0—05；H195
       文献标识码：A
       文章编号：1000—5242(2007)04—0053—05
       近年来，认知心理学关于语言和脑机制的研究引入了一些现代医学技术，逐渐发展出一门新兴学科——认知神经科学。fMRI、ERPS等是认知神经科学领域的新技术，这些技术可以帮助我们更直观地了解大脑加工语言的机制，但由于设备昂贵，人才稀缺，在认知科学领域这些技术也并未普及，仅有一些医院和少数大学的重点实验室具有实验条件。目前，除少数海外研究者外，国内对外汉语教学界尚无研究人员使用这些技术研究外国人的汉语学习。另外，相关研究报告大多发表在自然科学期刊上，已有的双语者脑机制的研究成果在对外汉语教学界仍鲜为人知。双语者的脑机制研究是双语认知的基础研究，对外汉语教学从根本上说是第二语言教学，因此，双语者脑机制的研究成果对汉语作为第二语言的研究具有重要的借鉴意义。
       本文介绍fMRI和ERPS技术在双语认知领域内的研究成果，为对外汉语研究介绍一个跨学科的新视角。
       一、fMRI、ERPS技术简介
       fMRI(functional magnetic resonance imaging)即功能性磁共振成像，它以磁共振成像为基础，利用耗氧量的增加来建构脑活动图像。这项技术要求被试者在磁共振机器内完成一个任务。该机器生成一个磁场诱使氧分子内的微粒发生变化。越活跃的区域需要越多的有氧血液，所消耗氧气的差异成为功能性磁共振成像测量的基础，通过计算机分析，形成执行任务中脑活动机能的当前的最准确信息。这项技术伤害性较小，具有更高的时间分辨率。
       另一项认知神经科学的新技术ERPS(event re-lated potentials)即事件相关电位技术也越来越受到研究者的重视。ERPS把脑电活动与特定的事件或任务相联系，通过多次考验(如100次)脑电波以考察事件相关电位，较好地提供与事件相关的脑活动的进程。
       fMRI技术依靠的是代谢成像，ERPS技术依靠的是脑电波。这些技术应用到语言与脑机制的研究中，包括双语的脑机制研究，取得了一些重要成果，从而把语言的认知研究从行为研究深入到脑机制的研究领域，使关于语言的一些认知假设得到了认知神经科学的验证。
       二、fMRI、ERPS技术框架下的双语认知研究
       (一)双语词汇表征研究
       关于人类是如何表征双语词汇的，认知心理学界主要有三种假设：共同存储假设、独立存储假设和双重代码假设。共同存储假设认为，双语者的知识和经验是“以一种共同的、超言语的、抽象的概念形式存储在大脑中的。两个语言通道输入的词汇信息在大脑中形成一个单一的语义认知表征”；独立存储假设认为双语者的头脑中分别建立了两个相应的言语存储系统，双语者有着与两种语言相联系的不同的概念表征；双重代码假设认为双语者具有三个表征系统，即两个言语存储系统和一个意向存储系统，意向存储系统是独立于两个语言系统之外的、加工非言语的物体或事件的系统，三个系统之间既相互独立，又互相联结。共同存储假设和双重代码理论具有相通之处，它们都认为语言中的形式和意义是彼此独立的，是可分的。
       这三种观点在传统的行为研究中均有实验结果支持。在新技术应用之前，研究者无法直观地看到双语者大脑的工作状态，因此，任何假设都只能是模糊的推断。ERPS等新技术的引入使研究者可以直观地看到大脑的工作状态，从而清楚地判断大脑加工双语的机制。运用ERPS技术分析语言认知时，“有许多研究者发现，语言加工具有‘回路震荡’的特征，即形、音、义的加工不是一次由某一局部皮层完成的，而是反复多次由不同的皮层活动完成的”。研究者还运用ERPS技术，通过特定实验，将汉英双语者(汉语为母语，英语为第二语言)的语言形式加工过程和语义加工过程进行分离。ERPS技术精确的时间模式，使得大脑在加工不同的启动关系(语言内和语言间启动)、不同的目标语言和语义关系(语义一致和不一致)的语句时，在时间纬度上产生不同的皮层电位，通过分析这些信息，可以揭示双语者两种语言的形式表征和语义表征的基本结构。ERPS分析表明，双语者在两种语言的形式加工方面存在明显差异，但在语义整合方面却高度相似。因此，两种语言的形式是分别表征的，而语义是共同表征的。这一结论支持了共同存储假设。这一结论与1999年的fMRI研究结论一致。
       另一项针对汉英双语者的fMRI研究也表明，在进行语义处理时，汉字、英文词和图片任务激活了相同的语义处理系统，这个系统内部存在不同感觉通道。与对图片的语义处理过程相比，汉字的语义处理过程与英文词的语义处理过程更相似。这一结果从另一个角度证明了双语者的大脑中存在一套共用的语义表征系统。同时，此结果也说明了汉字尽管具有表意性特征，但是在母语为汉语的双语者的大脑里，汉字和英文词一样，都是语言符号系统，而不是图画。这与汉字的特征相符。
       相应的，学习汉语的外国人加工汉字的语义信息时所激活的脑区，是更多地与加工图片相似，还是更多地与加工他们的母语文字相似?这一问题在我们掌握的文献中还没有涉及，尚属研究的空白。
       (二)加工第二语言的脑机制研究
       19世纪的解剖学和病理学研究证明，人类大脑有专门的区域负责言语的生成和言语的理解。负责言语生成的区域被称作布洛卡区，负责言语理解的区域被称作维尔尼克区，二者都是用发现这些脑区的医生的名字命名的。这种分区的基本思路是：不同的脑区担负着不同的功能。此后关于语言脑机能的研究基本上都是沿着“脑机能模块化”的思路进行的。
       1．关于处理第二语言的专门脑区
       双语者的大脑中有没有专门的区域负责产生和理解第二语言?在使用第二语言时，大脑的活动区域与使用第一语言时相同吗?这一问题一直是认知心理学家争论的问题。主要有双语脑区各自独立、脑区重叠两种观点。
       一些认知心理学家认为，双语者使用第二语言比使用第一语言时更多地激活了脑的右半球；对脑损伤病人的观察发现，脑组织的病灶呈现在不同区域，双语患者的第一语言和第二语言有不同程度的恢复。如，一位熟练的克罗地亚一意大利双语者
       发生脑梗塞，“梗塞初期他的母语明显受损，第二语言基本完好，5个月后，fMRI确认渐进性脑局部缺血扩展到大脑皮层，母语在这时逐渐得到很大程度的恢复，而第二语言意大利语的受损变得十分明显”。2006年12月媒体报道台湾地区政治家胡志强的妻子因车祸受伤昏迷，苏醒后第一天只能用英语说“go home，how are you”等，后来才可以用中文说“危险危险”。这种和脑损伤相关的双语交替现象，也可能说明双语者的大脑中存在两个区域，分别控制第一语言和第二语言。但也有学者持不同观点，一些研究报告了不同的结论，认为没有发现不同处。
       Pillai等针对西班牙英语双语被试的fMRI研究表明，双语者在处理第二语言的语音和语义任务时所使用的神经网络和第一语言是不同的。Kelin等运用功能磁共振技术对英法双语者(4岁后获得第二语言)的研究表明，尽管第一语言和第二语言的脑区有很多是重叠的，但确实发现，从第一语言翻译到第二语言和从第二语言翻译到第一语言的活动脑区有所不同。这一发现表明，在词汇处理层面，双语者的第一语言和第二语言共享了神经基质，但是有一些神经元具有语言的特异性。
       2．早双语者与晚双语者的脑机制研究
       在第二语言习得领域，人们一直关心为什么幼稚的儿童比智力水平更高的成年人更擅长学习第二语言?为什么过了关键期，无论怎样学习第二语言都很难达到母语的水平?尤其是语音上达到母语的水平几乎不可能。
       1997年脑机能的fMRI研究表明，儿童时期开始学习第二语言的早双语者与成年后学习第二语言的晚双语者，在处理第二语言时激活的脑区是不同的。“晚双语者第一语言(L1)与第二语言(L2)的脑区在左额下叶内有差别，L1偏前，L2偏后。但早双语者L1与L2活动区相重叠”。人脑中维尔尼克区和布洛卡区是负责语言的，这项研究表明，无论是早双语者还是晚双语者，维尔尼克区的激活在处理两种语言时差别不大，而在布洛卡区两种语言区的解剖关系与学习第二语言的年龄有关。这说明，学习第二语言的年龄决定了人类大脑处理第二语言的脑区的功能组织结构不同。2000年的fMRI研究也表明，在西班牙语一英语早期双语者大脑中，第一语言和第二语言激活的脑区是重叠的。
       我们也许可以反过来说，因为处理第二语言的脑区功能组织不同，所以晚双语者与早双语者相比，第二语言的精通程度是不可能相同的。在某种程度上，这项研究从认知神经科学的角度揭示了为什么成年人学习第二语言的速度和效果远不如儿童。
       3．熟练与不熟练双语者的脑机制研究
       有人提出，处理第二语言时活动的脑区不同与掌握第二语言的熟练程度相关。国内学者对母语为汉语、第二语言为英语的被试者fMRI研究发现，以英语为专业的专业组被试者较非专业组被试者执行英语任务时更多依赖大脑的右半球机制，并认为右半球执行英语任务组作业机制与第二语言的熟练程度相关。
       Golestani等人2006年的fMRI研究表明，不熟练的晚双语者进行造句作业时，第一语言和第二语言都激活了左侧额下回和辅助运动区，但在用第二语言进行造句和读词作业时，比第一语言更多地激活了左侧额下回，这一点与之前的研究结果一致。之前人们认为第二语言需要更多的神经活动。句法作业时，不熟练的双语者和熟练的双语者相比，第二语言与第一语言激活的左侧额下回存在着明显的分离。这表明，为了达到句法功能熟练，与句法作业相关的脑区存在着功能重组。换句话说，熟练的双语者与不熟练的双语者的大脑中，与句法相关的脑区存在功能组织的不同，学习第二语言可以改变相关的功能组织。
       关于双语的非语言工作记忆研究也取得了一些成果。有学者针对不熟练的中英双语者(母语为汉语，第二语言为英语)进行判断任务测试，一个实验要求被试者判断屏幕上出现的词语和先前出现的两个词语的词义是否相关，另一个实验要求被试者判断两词是否押韵。fMRI研究和行为研究都显示，不熟练的双语者使用第一语言和第二语言时，都是通过一个统一的神经系统(如：额顶区)实现的；使用第二语言时，这个系统可以动员周围更多的皮层资源来应对第二语言造成的更多的运算工作。这一点也验证了第二语言需要更多的神经活动。
       针对西班牙语一英语双语被试者的fMRI研究也显示，两种语言并没有显示出脑激活模式的不同，但被激活的脑区内部活动显示出和两种语言相关的不同。日本学者对日英双语被试者的fMRI研究结果也得出了相同的结论，认为双语者的两种语言分享了相同的神经网络，使用第二语言时需要该神经网络更多的计算和活动。这也在某种程度上解释了为什么人们说第二语言时比说母语更容易感到疲劳，因为大脑需要更多的活动才能满足使用第二语言的需要。
       4．两种语言的差别与双语者的脑机制研究
       日本学者运用fMRI技术对日英晚双语者进行研究，他们发现晚双语者使用相同的皮层区理解第一语言和第二语言，但是，当给晚双语者呈现结构复杂的句子时，他们用该皮层区的不同部分理解第一语言和第二语言。这一结果表明，除了学习第二语言的年龄和对第二语言的熟悉程度两个因素外，两种语言语法结构层面的差别也会导致大脑活动的不同。
       5．关于双语转换的研究
       人类的大脑有没有一个部位专门负责两种语言的转换?1983年有病例报告，脑损伤的失语症病人会发生两种语种的混乱，病人大脑的左侧缘上回发生损伤，后来的研究者多次证明左侧缘上回与语言转换有关。但2000年的fMRI研究发现，进行语言转换时，相对于利用单语种而言，存在一种大脑处理耗能的过程。这种由语种转换发生的大脑耗能，导致了额前部背侧区的活动增加，此区具有一种语言处理加工功能，并非一个特殊的语言加工区。
       6．关于双语的微技能研究
       Meschyan等人2006年运用fMRI技术研究了语言的熟练程度和词形透明度(orthographic trans-parency，letter-sound mapping consistency)对第二语言阅读的影响，被试者为西班牙语一英语双语者(母语为西班牙语，但第二语言英语更熟练，可能是从小在美国长大的西班牙裔人士)。行为实验显示阅读不太熟练的西班牙语显著慢于更为熟练的英语。fMRI实验结果也显示，阅读不太熟练的语言时，大脑中与发音有关的运动系统产生了更多的活动。行为实验和fMRI实验都显示，运用练习得少因而不太熟练的语言时，要求更多的发音运动，因而降低了阅读速度。fMRI结果还显示，大脑的发音运动系统的可塑性比较高，更容易因接触第二语言的多少而改变。而词形效应(orthography effect)的可塑性比较差，不大因接触第二语言的多少而改变。这项研究在某种程度上从认知神经科学的角度解释了为什么一般来说双语者第二语言的口语水平提高或下降得很快，而阅读能力提高或下降得比较慢。
       三、对汉语作为第二语言研究的启示
       (一)基础研究与应用研究
       认知神经科学界运用fMRI和ERPs技术进行脑机制研究已有近10年的历史了，在双语者脑机制研究方面虽取得了一些成果，但仍然处于起步阶段。其研究热点集中在确定双语者脑机制的共性和差异性(包括早双语者和晚双语者，熟练双语者和非熟练双语者等)、确定双语者加工双语的精确脑区、脑损伤失语症双语患者的双语表现和脑损伤的关系等方面；双语的语言集中在汉英、英西、日英等几种；文献的发布集中在NeuroImage，Brain and Language等少数英文刊物，研究成果均属基础研究。
       相应的，双语者脑机制的应用研究比较薄弱，基本上还是空白。如何将双语者脑机制的基础研究成果和学习者的学习过程以及失语症患者的康复训练结合起来，成为一个新的课题。
       (二)汉语作为第二语言的脑机制研究尚属空白
       关于汉英双语者的研究，目前都采用会说英语的中国人为被试者，而学习汉语的外国人使用汉语时的脑机制研究还基本上是空白。汉语的发音、汉字的书写形式以及汉语在词法、句法方面的特殊性是否造成与其他语种双语者脑机制的不同?脑机制的差异是否造成学习者汉语表现的不同?汉语的微技能发展与脑机制有怎样的关系?类似的基础问题，需要对外汉语界和认知神经科学界密切合作，进行跨学科的研究；相关的研究成果有可能为汉语作为第二语言的研究开拓新的视野，取得一些突破性的进展。
       关于汉语的习得方面，有关汉语作为第一语言的研究——即中国人学习汉语——的认知神经科学研究取得了一些成果，但是汉语作为第二语言的认知神经科学研究，由于学科的壁垒和研究者学术背景及知识结构的限制，在对外汉语教学研究领域内，合格的行为研究尚不多见，更遑论认知神经科学研究了。对外汉语学科作为一个语言学、教育学、心理学等多学科的交叉学科，有必要突破现有的研究框架，引入亲属学科的研究范式和技术手段，拓宽研究领域。
       [责任编辑　刘剑涛]