/ 華東師范大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院教授

當(dāng)我們討論語(yǔ)言能力的時(shí)候，通常是指?jìng)€(gè)體聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)以及與他人交流的能力。語(yǔ)言的認(rèn)知能力是語(yǔ)言能力的基礎(chǔ)，語(yǔ)言能力更高級(jí)的階段是人類的社會(huì)文化能力。然而，聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)這四個(gè)方面的能力并不全是與生俱來(lái)的。“聽(tīng)”的能力在嬰兒于母腹中時(shí)便已開(kāi)始形成，“說(shuō)”的能力一般在嬰兒六個(gè)月到一歲前開(kāi)始發(fā)展，這兩種能力都是既有先天基礎(chǔ)，又是后天習(xí)得的。而回望人類演化的歷史進(jìn)程，文字可以說(shuō)是人類的一大發(fā)明，有了圖形和文字，文明才得以流傳，我們才得以進(jìn)行閱讀。因此，相較于前兩種能力，“讀”和“寫(xiě)”主要是通過(guò)后天習(xí)得的。一般而言，兒童要到五六歲才對(duì)兩者進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。

喬姆斯基（Noam Chomsky）是近代最具影響力的現(xiàn)代語(yǔ)言學(xué)學(xué)者之一，他最廣為人知的觀點(diǎn)是兒童具有先天的普遍性學(xué)習(xí)功能，并稱之為“語(yǔ)言習(xí)得裝置”。他與?？拢∕ichel Foucault）進(jìn)行辯論時(shí)曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“我們能不能從生物，甚至是物理的層面上來(lái)解釋（語(yǔ)言的）這種習(xí)得知識(shí)并進(jìn)一步將它運(yùn)用的屬性呢？ 我很難相信我們可以做到這一點(diǎn)?！?語(yǔ)言作為人類特有的能力并具有高度的復(fù)雜性，是人類最高等及復(fù)雜的一種認(rèn)知能力，它和視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等人類和其他物種所共享的底層的神經(jīng)系統(tǒng)不同，語(yǔ)言的神經(jīng)機(jī)制很難使用侵入性的動(dòng)物模型等方法進(jìn)行研究，所以在仍未發(fā)展出無(wú)損的神經(jīng)影像學(xué)研究方法的時(shí)期，科學(xué)家很難對(duì)語(yǔ)言的腦機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)的研究。近年來(lái)隨著神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)建模等學(xué)科的快速進(jìn)步和積累，我們正面臨一個(gè)有機(jī)會(huì)深入了解語(yǔ)言——這種人類獨(dú)有而復(fù)雜的認(rèn)知能力的生物機(jī)制的重要時(shí)期。

過(guò)去的二十多年中，美洲、歐洲、亞洲等多個(gè)國(guó)家啟動(dòng)了國(guó)家級(jí)或國(guó)家聯(lián)盟級(jí)別的腦計(jì)劃，他們各有側(cè)重，但大部分腦計(jì)劃都包括了以語(yǔ)言和意識(shí)等人類最高級(jí)認(rèn)知能力為目標(biāo)的研究，并使用了腦電、腦磁、功能性磁共振成像、近紅外成像等不同方法，應(yīng)用于不同年齡和人群。這些方法中有一些是基于大腦的腦電信號(hào)或者腦磁波的變化，有一些是基于與特定活動(dòng)相關(guān)的大腦血氧信號(hào)的變化。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，有些具有更好的時(shí)間分辨率，而另一些具有更好的空間分辨率。這些研究技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于推動(dòng)語(yǔ)言及其發(fā)展的神經(jīng)機(jī)制研究起到了重要的作用。

我們知道，人的大腦分為左半球和右半球，其表面包覆的薄薄的一層稱為皮層，主要由神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞等組成，因?yàn)樗鼈兛雌饋?lái)是深灰色的，所以稱作灰質(zhì)。如果我們把灰質(zhì)比作一張行政圖，上面的每個(gè)位置表示不同城市的話，皮層以下的白質(zhì)就形成了一張立體交通圖，決定了不同腦區(qū)之間是否以及如何連接。左右半球之間就是由最大的白質(zhì)——胼胝體連接起來(lái)的。上文提到的技術(shù)方法主要用于考察大腦灰質(zhì)中的神經(jīng)元活動(dòng)，但同時(shí)，我們也需要了解這些腦區(qū)之間是如何協(xié)調(diào)工作的，因此對(duì)白質(zhì)纖維束，或者說(shuō)腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的研究也同樣重要。也就是說(shuō)，為了了解大腦是如何工作的，我們不但需要考察大腦的功能和功能網(wǎng)絡(luò)，還需要了解它們背后的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

從發(fā)展的角度來(lái)看，髓鞘化（myelination）的過(guò)程對(duì)腦發(fā)育非常重要。髓鞘是由髓鞘脂形成的，是白質(zhì)的一部分。那什么是髓鞘化呢？髓鞘化是指髓鞘的發(fā)展過(guò)程，是新生兒的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)展的必經(jīng)過(guò)程。如果把我們大腦中的神經(jīng)比作電線的話，髓鞘化就是在導(dǎo)電的銅線外面包上了一層絕緣的電線皮，以保證穩(wěn)定高效的神經(jīng)傳導(dǎo)。在母親懷孕早期，嬰兒的神經(jīng)管就開(kāi)始形成，之后的五個(gè)月左右，主要是細(xì)胞遷移的過(guò)程作用形成了大腦皮層；在出生前的最后兩個(gè)月一直到兒童十歲左右，持續(xù)進(jìn)行著髓鞘化的過(guò)程。一般而言，新生兒剛剛出生時(shí)的大腦只有300克左右，髓鞘化還遠(yuǎn)未完成。到三歲左右，兒童的大腦的重量就達(dá)到1.1公斤左右，差不多是一個(gè)成人大腦80%的重量，而一般成年人大腦的重量大概是1.4至1.5公斤。在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中，大腦的體積和重量并不是線性增長(zhǎng)的。在早期胚胎的形成過(guò)程中，腦的生長(zhǎng)速度驚人；而出生后，隨著兒童的成長(zhǎng)，腦發(fā)育過(guò)程仍在繼續(xù)，但速度減緩，并以不同的形式呈現(xiàn)。在出生的早期，我們不但看到大腦體積的增長(zhǎng)，皮層的折疊形態(tài)也發(fā)生變化，在出生前的三個(gè)月左右，我們的大腦表面看起來(lái)還是相當(dāng)平滑的，但到出生前的最后幾周直到出生后的首兩個(gè)月內(nèi)，大腦的皮層折疊形態(tài)就發(fā)生了顯著變化，形成了和成人大腦相似的褶皺，與此同時(shí)，大腦灰質(zhì)和白質(zhì)的成熟度都在出生前幾周到出生后幾個(gè)月內(nèi)快速地提升。在大腦的不同區(qū)域中，前額葉被認(rèn)為是大腦的司令官，與認(rèn)知控制、語(yǔ)言等在內(nèi)的很多高級(jí)認(rèn)知功能有關(guān)。在發(fā)展過(guò)程中，兒童的腦體積增長(zhǎng)，前額葉灰質(zhì)體積也在增長(zhǎng)并發(fā)展成熟，除此以外，它們和大腦其他區(qū)域的聯(lián)系也變得更加緊密，從出生到十二歲左右，這種發(fā)展尤為迅速。這些近年來(lái)的研究成果得益于近年來(lái)基于神經(jīng)影像學(xué)方法。特別是磁共振成像和功能性磁共振成像的快速發(fā)展，大大豐富了我們對(duì)于腦發(fā)育過(guò)程的了解。

腦的早期功能發(fā)展和腦結(jié)構(gòu)的發(fā)展息息相關(guān)。從母親懷孕七個(gè)月左右到兒童十歲左右，髓鞘化過(guò)程一直在進(jìn)行，與此伴隨的是大腦的不同功能，包括語(yǔ)言能力的發(fā)展。出生并不是語(yǔ)言能力形成的開(kāi)始點(diǎn)。嬰兒在出生前兩三個(gè)月時(shí)已具有基本的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)能力。嬰幼兒腦發(fā)育和語(yǔ)言與相關(guān)認(rèn)知能力發(fā)展的研究顯示，在早期聽(tīng)覺(jué)能力的基礎(chǔ)上，嬰兒形成了對(duì)語(yǔ)音的識(shí)別能力，并逐漸形成語(yǔ)言及與其相關(guān)的認(rèn)知能力。言語(yǔ)理解的過(guò)程涉及對(duì)連續(xù)的語(yǔ)音進(jìn)行不同層次加工的過(guò)程，包括切分和辨別詞匯、對(duì)詞匯語(yǔ)義進(jìn)行提取并整合多個(gè)詞匯的意義，并與已有的知識(shí)結(jié)合進(jìn)行理解的過(guò)程。在對(duì)于其機(jī)制的討論中，常常被提到的一個(gè)問(wèn)題就是語(yǔ)言學(xué)習(xí)的關(guān)鍵期。我認(rèn)為語(yǔ)言能力形成并不具有單一的關(guān)鍵期，因?yàn)檎Z(yǔ)言和視覺(jué)、觸覺(jué)等不同，它不是一個(gè)底層的能力。語(yǔ)言能力不是一種單一的能力，而是涉及很多不同的過(guò)程，包含一系列成分和一系列運(yùn)算，必然會(huì)涉及很多不同的腦區(qū)和腦網(wǎng)絡(luò)。不同過(guò)程和子能力的發(fā)展階段也是非常不一樣的。

研究發(fā)現(xiàn)，早期經(jīng)驗(yàn)在語(yǔ)言能力的形成過(guò)程中具有重要的作用。出生幾天的嬰兒對(duì)于他們?cè)谔浩诼?tīng)到的音樂(lè)、故事或者母親聲音等都會(huì)表現(xiàn)出偏愛(ài)。母親聲音有兩層意思，一層是嬰兒可以聽(tīng)出來(lái)這是我媽媽，或者是聽(tīng)起來(lái)很像我媽媽的女性，另一層是她講的是母語(yǔ)，也就是說(shuō)嬰兒已經(jīng)基本具有分辨出母語(yǔ)和其他語(yǔ)言的能力。對(duì)30周早產(chǎn)兒（早產(chǎn)10周）的研究發(fā)現(xiàn)，他們左側(cè)的前額葉可以區(qū)分不同的音節(jié)（如ba和pa），不管是誰(shuí)說(shuō)的；而右邊的大腦既區(qū)分音節(jié)，也會(huì)區(qū)分是誰(shuí)在說(shuō)。過(guò)去幾十年的很多臨床研究，包括著名的“裂腦人”研究指出，對(duì)大部分人來(lái)說(shuō)，左腦對(duì)語(yǔ)言加工更為重要。但是近年研究顯示左腦和右腦在語(yǔ)言加工中各有各的作用，其機(jī)制遠(yuǎn)比我們想象的更為復(fù)雜?；氐皆缙诎l(fā)展來(lái)看，Patricia Kuhl等人的研究表明，任何一個(gè)嬰兒在很小的時(shí)候，特別是在6～8個(gè)月之前，都是“世界公民”。所謂世界公民，指的是他們具有辨別任何語(yǔ)言中的不同的音的能力，而不像成人通常只有辨別母語(yǔ)中不同音的能力。例如“qi”和”xi”這兩個(gè)音，在6個(gè)月左右大的不同母語(yǔ)的嬰兒都覺(jué)得這兩個(gè)音有明顯的差別，到了10個(gè)月左右，英語(yǔ)環(huán)境的嬰兒就認(rèn)為這兩個(gè)音沒(méi)有區(qū)別，而漢語(yǔ)環(huán)境的嬰兒會(huì)非常清楚地分辨。從六七個(gè)月到九十個(gè)月，短短兩三個(gè)月的時(shí)間，嬰兒對(duì)母語(yǔ)產(chǎn)生了基于統(tǒng)計(jì)規(guī)律的更有效學(xué)習(xí)，或者說(shuō)通過(guò)過(guò)度學(xué)習(xí)對(duì)母語(yǔ)語(yǔ)音進(jìn)行了歸類，但同時(shí)也降低了辨別其他語(yǔ)言中語(yǔ)音差異的能力。值得一提的是，在這個(gè)階段進(jìn)行一些小小的改變就可以影響這種能力的形成。Kuhl的一項(xiàng)研究中邀請(qǐng)了一個(gè)臺(tái)灣母語(yǔ)的女性，給6～10個(gè)月之間的嬰兒上12次課，讓他們接觸漢語(yǔ)環(huán)境。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些短暫的課程使在這一月齡段接觸了漢語(yǔ)環(huán)境的美國(guó)母語(yǔ)的嬰兒，在10個(gè)月大時(shí)，保留了對(duì)于“qi”和”xi”這兩個(gè)音的分辨能力，而這一月齡段沒(méi)有接觸漢語(yǔ)環(huán)境的嬰兒則沒(méi)有。所以說(shuō)，在發(fā)展早期接觸不同語(yǔ)言環(huán)境對(duì)于嬰兒語(yǔ)言學(xué)習(xí)的靈活性是有益的，給半歲左右的嬰兒“磨耳朵”是有理論根據(jù)的。需要注意的是，研究也表明，在早期語(yǔ)言環(huán)境對(duì)語(yǔ)言能力的影響中，人的互動(dòng)是相當(dāng)重要的，光看電視可能無(wú)法達(dá)到同樣的效果。

近年的一些腦科學(xué)研究指出，大約2歲半的幼兒已經(jīng)具有和成人類似的言語(yǔ)理解能力和機(jī)制。研究人員怎樣來(lái)研究這類問(wèn)題呢？以腦電為例，研究人員常常用“違背”范式來(lái)研究語(yǔ)義加工。例如，讓幼兒聽(tīng)“老師正在給同學(xué)們上課”（正常）和“老師正在給蘋(píng)果們上課”（語(yǔ)義違背），雖然語(yǔ)法上沒(méi)錯(cuò)，但幼兒立刻發(fā)現(xiàn)后一句語(yǔ)義是不對(duì)的。同樣的方法也可以用于研究語(yǔ)法，例如讓幼兒聽(tīng)“我馬上就去吃過(guò)了飯”或者“老師正在給跑步們上課”這樣的句子，這樣幼兒不需要主動(dòng)做任何任務(wù)，我們就可以通過(guò)腦電來(lái)偵測(cè)他們對(duì)于語(yǔ)義、語(yǔ)法的加工。用類似的方法，我們現(xiàn)在了解到，兩歲半的幼兒已具有和成人類似的言語(yǔ)理解的加工能力，并逐漸形成越來(lái)越完善的言語(yǔ)表達(dá)能力。

那么，大腦的哪些區(qū)域負(fù)責(zé)語(yǔ)言加工呢？近年，借助臨床研究和腦成像研究，我們對(duì)此有了一定的了解。前人研究發(fā)現(xiàn)，言語(yǔ)產(chǎn)生主要涉及左半球的額、顳、頂網(wǎng)絡(luò)。從語(yǔ)言的不同功能來(lái)說(shuō)，比如在言語(yǔ)聽(tīng)覺(jué)方面，Hikkok和Poeppel將言語(yǔ)聽(tīng)覺(jué)加工系統(tǒng)分為兩條通路，分別是與聲音、運(yùn)動(dòng)有關(guān)的背側(cè)通路和與聲音、語(yǔ)義有關(guān)的腹側(cè)通路；而在閱讀方面，具有代表性的區(qū)域?yàn)槲挥谧笏鬆罨刂胁康囊曈X(jué)詞形區(qū)（visual word form area， VWFA），主要參與對(duì)詞匯視覺(jué)形狀的加工。此外， 讀寫(xiě)時(shí)也會(huì)不同程度地涉及語(yǔ)音、語(yǔ)義、語(yǔ)法加工以及手部運(yùn)動(dòng)等腦區(qū)。

與聽(tīng)、說(shuō)不同，讀、寫(xiě)的習(xí)得是語(yǔ)言能力發(fā)展的一個(gè)新階段。閱讀習(xí)得的過(guò)程首先是進(jìn)行視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信息整合的過(guò)程。五六歲左右，兒童能夠?qū)⑿铝?xí)得的詞形（視覺(jué)）和他已有的知識(shí)，包括語(yǔ)音（聽(tīng)覺(jué)），繼而語(yǔ)義和語(yǔ)法進(jìn)行連結(jié)，形成新的功能網(wǎng)絡(luò)。近年研究發(fā)現(xiàn)，在任何一種語(yǔ)言中，視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的語(yǔ)言加工（聽(tīng)和閱讀）都涉及類似的共同腦活動(dòng)。雖然有一些學(xué)者認(rèn)為漢語(yǔ)的獨(dú)特性使它在生物機(jī)制上與其他語(yǔ)言（如英語(yǔ)等）有所差異，但在視聽(tīng)整合、神經(jīng)環(huán)路等整體層面上，不同語(yǔ)言和書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)都具有較高的一致性和共通性。文盲學(xué)習(xí)閱讀的研究指出，言語(yǔ)和閱讀加工之間是相互影響的。如果兩者的連結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生了缺陷，就可能給兒童的閱讀習(xí)得帶來(lái)困難，最典型的例子是閱讀障礙。閱讀障礙常常與早期語(yǔ)音形成上的缺陷有關(guān)，這種缺陷進(jìn)而在兒童學(xué)習(xí)閱讀時(shí)進(jìn)一步影響整合詞形和語(yǔ)音的過(guò)程。然而，閱讀障礙也不只是因?yàn)橐暵?tīng)整合的缺陷所造成的，其發(fā)生常常涉及很多其他相關(guān)問(wèn)題，例如早期形成的詞匯量，或是非語(yǔ)言獨(dú)有但與語(yǔ)言發(fā)展所相關(guān)的認(rèn)知能力，包括統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)（statistical learning）和序列加工（sequential processing）能力等等。根據(jù)不同的研究統(tǒng)計(jì)，在漢語(yǔ)環(huán)境中有6%～12%的兒童存在閱讀障礙，被視作為高發(fā)障礙。從腦科學(xué)的角度探究其背后的生物機(jī)制，一方面有助我們了解語(yǔ)言及其發(fā)展的神經(jīng)機(jī)制，另一方面也將幫助家長(zhǎng)、教師及早發(fā)現(xiàn)和干預(yù)障礙兒童，并使其有機(jī)會(huì)獲得更好的個(gè)人發(fā)展。

總之，隨著腦科學(xué)研究技術(shù)的發(fā)展，我們得以更加深入地了解語(yǔ)言的發(fā)展過(guò)程及其背后的生物機(jī)制，并借此與教育、臨床和人工智能等領(lǐng)域的研究者和實(shí)踐者進(jìn)行合作，切實(shí)地推進(jìn)這一領(lǐng)域的理論進(jìn)步和應(yīng)用發(fā)展。