馬來(lái)陽(yáng)，劉光耀，張鵬飛，王俊，馬玉榮，鄒婕，張靜

人類語(yǔ)言習(xí)得是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，涉及多種運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)和認(rèn)知領(lǐng)域[1]。在工作及生活中需要并使用兩種或兩種以上語(yǔ)言的人，稱雙語(yǔ)者或多語(yǔ)者。人腦語(yǔ)言的加工處理機(jī)制，尤其多種語(yǔ)言系統(tǒng)是如何共存并協(xié)同工作的，引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。功能磁共振成像(f unct ional magnetic resonance imaging，f MRI)技術(shù)先進(jìn)，可以無(wú)創(chuàng)地觀察正常人腦的功能，并已獲得很多有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)。利用f MRI技術(shù)探索雙語(yǔ)、多語(yǔ)等的發(fā)生機(jī)制以及語(yǔ)言與腦內(nèi)在神經(jīng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)之間關(guān)系是目前的研究熱點(diǎn)。本文就f MRI在人腦語(yǔ)言方面的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 人腦語(yǔ)言研究簡(jiǎn)介

人類語(yǔ)言包括表達(dá)、理解、閱讀、書寫等功能，不同功能在大腦中分布不同。最早證明語(yǔ)言的腦功能定位研究來(lái)自于Br oca對(duì)失語(yǔ)癥患者的尸體解剖[2]。他發(fā)現(xiàn)語(yǔ)言功能主要集中在左半球，且語(yǔ)言的某些方面與特定的腦皮層部位相聯(lián)系。隨后，Carl Wer nicke提出了關(guān)于大腦語(yǔ)言功能的第一個(gè)理論[2]，即語(yǔ)言的高級(jí)功能是分離的，信息從大腦的一個(gè)區(qū)域傳遞到另一個(gè)區(qū)域。Geschwind[3]認(rèn)為腦語(yǔ)言功能需要多個(gè)腦區(qū)相互配合完成，而Lur ia[4]則聯(lián)合認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等，進(jìn)一步闡述了腦語(yǔ)言功能與大腦皮層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，研究大腦語(yǔ)言功能的技術(shù)也日漸廣泛，如開顱手術(shù)過(guò)程中對(duì)大腦進(jìn)行直接的刺激；腦磁圖(megnat oencephal ogr aphy，MEG)在腦語(yǔ)言功能區(qū)的定位研究；正電子發(fā)射斷層掃描(posit ron emission t omogr aphy，PET)對(duì)被試進(jìn)行言語(yǔ)思維的腦機(jī)制研究等，擴(kuò)充了對(duì)語(yǔ)言功能研究的認(rèn)識(shí)。f MRI具有較高的空間分辨率，適用于各種復(fù)雜的心理實(shí)驗(yàn)范式，運(yùn)用成像技術(shù)和圖像處理方法，可以將腦的活動(dòng)以直觀的圖像形式表達(dá)出來(lái)，并已在人腦語(yǔ)言相關(guān)研究中獲得很多有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)。

2 功能磁共振在人腦語(yǔ)言中的研究進(jìn)展

2.1 語(yǔ)言的腦功能區(qū)定位

利用f MRI高空間分辨率的特點(diǎn)，可以較準(zhǔn)確地定位腦語(yǔ)言區(qū)。一些關(guān)于漢語(yǔ)和西方語(yǔ)言的研究表明，當(dāng)大腦在處理語(yǔ)言時(shí)，不同的大腦區(qū)域會(huì)被激活。例如一項(xiàng)關(guān)于英語(yǔ)和字母語(yǔ)言系統(tǒng)的研究表明[5]，在語(yǔ)義處理過(guò)程中，左側(cè)額下回是最重要且相對(duì)持續(xù)激活的區(qū)域；而在處理語(yǔ)音加工時(shí)，顳上回會(huì)顯著激活[6]。Tan等[7]的研究結(jié)果表明，左側(cè)頂后回和額中回是漢語(yǔ)語(yǔ)音處理的腦區(qū)。也有研究表明，漢語(yǔ)語(yǔ)言認(rèn)知任務(wù)的腦激活區(qū)有雙側(cè)額下回、雙側(cè)額中回、左中央前回及雙側(cè)小腦上部等區(qū)域[8-9]。有大量證據(jù)支持語(yǔ)言學(xué)習(xí)涉及遠(yuǎn)超出經(jīng)典語(yǔ)言中心的區(qū)域(Broca區(qū)域和Wernicke區(qū)域)，還包括小腦和基底神經(jīng)節(jié)區(qū)域。Boot h等[10]研究表明小腦與左額下回和左外側(cè)顳葉皮層相互連接，殼核與這兩個(gè)腦區(qū)單向連接。此外，小腦與這些語(yǔ)音處理區(qū)域之間的聯(lián)系強(qiáng)于殼核與這些區(qū)域之間的聯(lián)系，這一結(jié)果表明殼核和小腦在語(yǔ)言處理中可能有不同的作用[11]。上述研究表明除了所有語(yǔ)言處理共享的神經(jīng)活動(dòng)之外，每種語(yǔ)言都擁有獨(dú)特的皮質(zhì)活動(dòng)區(qū)。

2.2 語(yǔ)言偏側(cè)指數(shù)的研究

Wer nicke-Licht heim-Geschwind(WLG)模型是描述腦語(yǔ)言的經(jīng)典模型，其闡述了一個(gè)完全左側(cè)化的語(yǔ)言系統(tǒng)，認(rèn)為語(yǔ)言系統(tǒng)主要位于左側(cè)外側(cè)裂皮層，主要包括產(chǎn)生語(yǔ)言的Br oca區(qū)及理解和感知語(yǔ)言的Wer nicke區(qū)，區(qū)域間由弓狀束連接[12]。隨后有研究在WLG模型的基礎(chǔ)上，更精確地闡述了語(yǔ)言的加工模型，認(rèn)為語(yǔ)言產(chǎn)生、加工及閱讀等功能區(qū)位于左腦；而語(yǔ)言功能區(qū)的聯(lián)系反映了完整的語(yǔ)言加工過(guò)程如何通過(guò)腦區(qū)間的協(xié)作完成的[13]。

Cor bal l is等[14]研究發(fā)現(xiàn)在95%～99%的右利手和70%左右的左利手人群中，語(yǔ)言的產(chǎn)生均位于左側(cè)大腦半球。隨后有研究指出右側(cè)大腦半球在語(yǔ)言發(fā)生中有激活區(qū)，但是右半球激活區(qū)較左半球激活區(qū)范圍小[15]。例如，Vigneau等[16]在動(dòng)詞生成任務(wù)中發(fā)現(xiàn)右前額葉激活(額中回與額下回附近)，這可能與右側(cè)大腦半球相應(yīng)區(qū)域代償有關(guān)；也有研究認(rèn)為其可能是大腦在執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)時(shí)產(chǎn)生的激活，與語(yǔ)言的產(chǎn)生無(wú)關(guān)[17]。綜上，很多研究均發(fā)現(xiàn)左腦優(yōu)勢(shì)，說(shuō)明言語(yǔ)的產(chǎn)生在群體層面具有很強(qiáng)的左側(cè)化趨勢(shì)。

長(zhǎng)期以來(lái)，研究證據(jù)普遍支持左側(cè)大腦半球在大多數(shù)右利手人群的語(yǔ)言處理中占主導(dǎo)地位，但越來(lái)越多的證據(jù)表明，右側(cè)大腦半球在語(yǔ)言功能中起到不可或缺的作用，例如左側(cè)大腦半球受損后，語(yǔ)言功能的恢復(fù)與右側(cè)大腦半球腦區(qū)活動(dòng)的增強(qiáng)相關(guān)[18]。而右側(cè)大腦半球卒中后語(yǔ)言理解也會(huì)受到損害[19]。因此，在不同個(gè)體中，語(yǔ)言能力的功能偏側(cè)可能并非是單一的，針對(duì)右腦語(yǔ)言功能機(jī)制的研究目前研究尚少，有待于進(jìn)一步研究。

2.3 失語(yǔ)者腦功能區(qū)研究

臨床上引起語(yǔ)言障礙的原因有很多，包括腦卒中、腦部占位性病變、腦炎、頭部外傷等，其中以優(yōu)勢(shì)半球腦卒中引起的失語(yǔ)癥最為常見(jiàn)[10]。經(jīng)典的“病灶-缺損模型”的失語(yǔ)腦模型己沿用了100多年，但是該模型難以完全解釋某些語(yǔ)言障礙出現(xiàn)的原因。Bal aev等[20]認(rèn)為部分損傷可能通過(guò)破壞與基底神經(jīng)節(jié)和丘腦連接的網(wǎng)絡(luò)而影響語(yǔ)言功能。由于f MRI在構(gòu)建腦網(wǎng)絡(luò)中有其獨(dú)特性和優(yōu)勢(shì)，已在腦血管病后失語(yǔ)癥方面得到普遍應(yīng)用。

Al l endor f er等[21]的研究證實(shí)，腦卒中患者言語(yǔ)的流暢度可能更多取決于優(yōu)勢(shì)半球的語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能的完整性。Rosen等[22]對(duì)左側(cè)額下回梗死的患者行任務(wù)態(tài)f MRI檢查研究失語(yǔ)可塑性的機(jī)制，結(jié)果顯示右側(cè)額下回的激活程度強(qiáng)于左側(cè)額下回，但其激活程度與失語(yǔ)恢復(fù)之間無(wú)關(guān)聯(lián)性，而左側(cè)額下回明顯激活的患者其失語(yǔ)的恢復(fù)較好，故Rosen認(rèn)為左側(cè)額葉梗死灶周圍殘存的語(yǔ)言功能區(qū)的激活對(duì)失語(yǔ)的康復(fù)更明顯。Nardo等[18]對(duì)18例左側(cè)大腦半球腦卒中后發(fā)生獲得性失語(yǔ)癥的患者行任務(wù)態(tài)f MRI，發(fā)現(xiàn)左側(cè)大腦半球梗死后右側(cè)大腦半球很快被激活，激活區(qū)涉及大量重疊的雙側(cè)額葉網(wǎng)絡(luò)，包括右側(cè)前島葉、額下回和背側(cè)前扣帶回皮質(zhì)，以及左側(cè)運(yùn)動(dòng)前皮質(zhì)。雖然目前已有大量研究發(fā)現(xiàn)，失語(yǔ)癥患者在康復(fù)機(jī)制中可有不同腦區(qū)的激活，左腦病灶周圍功能區(qū)的激活被認(rèn)為是失語(yǔ)癥恢復(fù)的關(guān)鍵，但右側(cè)大腦半球語(yǔ)言同源區(qū)域的激活及其作用仍在激烈辯論中，尤其是右額葉皮質(zhì)發(fā)揮的作用。因此，失語(yǔ)癥患者語(yǔ)言恢復(fù)機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

3 雙語(yǔ)者及多語(yǔ)者的研究

3.1 雙語(yǔ)者及多語(yǔ)者腦功能與結(jié)構(gòu)方面的研究

在人腦中，多種語(yǔ)言系統(tǒng)是如何共存并協(xié)同工作的？Oj emann等[23]通過(guò)對(duì)皮層的直接刺激，發(fā)現(xiàn)某些腦區(qū)會(huì)分別對(duì)第一語(yǔ)言、第二語(yǔ)言(f ir st l anguage、second l anguage，L1、L2)或是兩種語(yǔ)言都產(chǎn)生一定的干擾作用。該研究表明各種語(yǔ)言區(qū)并不完全重疊。此后，f MRI相關(guān)研究不斷增多。如Tham等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，漢-英雙語(yǔ)者漢語(yǔ)(L1)的語(yǔ)音處理激活區(qū)在雙側(cè)額葉、右枕葉和左顳葉，而英語(yǔ)(L2)的激活區(qū)則位于雙側(cè)額頂葉。Il l es等[25]在一項(xiàng)英語(yǔ)-西班牙語(yǔ)的語(yǔ)義判斷任務(wù)中發(fā)現(xiàn)兩種語(yǔ)言都激活了左額下回和右額下回。因此，越來(lái)越多的證據(jù)表明不同語(yǔ)言的語(yǔ)音、語(yǔ)義和語(yǔ)法處理過(guò)程在大腦半球中占據(jù)不同的腦區(qū)，但彼此間存在重疊和功能聯(lián)系。

Berken等[26]以額下回作為種子點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)靜息態(tài)下雙語(yǔ)者的左右額下回之間，以及額下回和涉及語(yǔ)言控制的腦區(qū)(包括背外側(cè)前額葉皮層、頂下小葉和小腦)之間有更強(qiáng)的功能連接。Liu等[27]運(yùn)用靜息狀態(tài)f MRI及滑動(dòng)窗口方法分析動(dòng)態(tài)功能連通性，發(fā)現(xiàn)不同狀態(tài)下早晚期雙語(yǔ)者具有不同的聚類系數(shù)、局部和全局效率，表明雙語(yǔ)習(xí)得年齡會(huì)影響語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間神經(jīng)激活和動(dòng)態(tài)拓?fù)涮匦?。這些發(fā)現(xiàn)為了解雙語(yǔ)習(xí)得經(jīng)驗(yàn)對(duì)雙語(yǔ)者語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò)的影響提供了新的信息。

此外，國(guó)內(nèi)外的研究多數(shù)都認(rèn)為雙語(yǔ)者的兩種語(yǔ)言都是共同激活的。因此，雙語(yǔ)者必須經(jīng)常注意兩種語(yǔ)言的選擇；同時(shí)，L2的習(xí)得是一種持續(xù)的經(jīng)歷，它可能對(duì)大腦產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。一個(gè)新興的觀點(diǎn)認(rèn)為，這種處理多種語(yǔ)言功能的終身經(jīng)歷會(huì)導(dǎo)致大腦結(jié)構(gòu)和功能的改變[28]；而越來(lái)越多的研究表明，雙語(yǔ)導(dǎo)致的功能變化實(shí)際上往往伴隨著大腦解剖結(jié)構(gòu)的變化[29]。

多項(xiàng)研究表明[30-31]，雙語(yǔ)者的灰質(zhì)體積增大，以前扣帶回(anterior cingul ate cortex，ACC)和頂葉為著；而Burgal eta等[32]發(fā)現(xiàn)雙語(yǔ)者的基底節(jié)和丘腦結(jié)構(gòu)大于單語(yǔ)者。也有研究表明精通雙語(yǔ)的人左側(cè)ACC中部、雙側(cè)島葉、左側(cè)緣上回、雙側(cè)額下回三角部和左側(cè)額下回蓋部的灰質(zhì)體積減小。此外，在左側(cè)額下回三角部、扣帶回中前部和雙側(cè)尾狀核團(tuán)中，L2練習(xí)時(shí)長(zhǎng)與其灰質(zhì)體積呈負(fù)相關(guān)[33]。因此，灰質(zhì)體積與語(yǔ)言能力或?qū)I(yè)知識(shí)之間的關(guān)系呈“倒U”形關(guān)聯(lián)，隨著雙語(yǔ)者對(duì)L2的掌握，組織體積增加，尤其是在額頂葉區(qū)。然而，一旦雙語(yǔ)者獲得了高水平的專業(yè)知識(shí)，灰質(zhì)組織就會(huì)變得專一化，其相對(duì)體積較單語(yǔ)者似乎減小。

另一方面，F(xiàn)el ton等[34]發(fā)現(xiàn)雙語(yǔ)者胼胝體中前部和中部的體積比單語(yǔ)者大。此外，也有研究表明雙語(yǔ)者額葉和顳葉的白質(zhì)體積也較大[30,35]。H?m?l?inen等[36]的研究也發(fā)現(xiàn)早-雙語(yǔ)者和晚-雙語(yǔ)者之間弓狀束和額枕下束局部結(jié)構(gòu)存在差異，早-雙語(yǔ)者弓狀束語(yǔ)音相關(guān)部分的各向異性分?jǐn)?shù)增加，而晚雙語(yǔ)者雙側(cè)額枕下束的平均擴(kuò)散率降低有關(guān)。也有研究表明早-雙語(yǔ)者的右側(cè)殼核和中央前回之間的纖維數(shù)量高于單語(yǔ)者和晚期雙語(yǔ)者，晚-雙語(yǔ)者的左顳上回和頦上回之間的纖維數(shù)量比單語(yǔ)者和早期雙語(yǔ)者要少[37]。

綜上，腦區(qū)不僅在結(jié)構(gòu)上是相互連接的，而且在執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)、甚至在靜息狀態(tài)下也是功能相關(guān)的。人類語(yǔ)言習(xí)得是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，單純的結(jié)構(gòu)或功能可能不足以解釋其原理和機(jī)制，因此，多模態(tài)磁共振可能是未來(lái)研究的熱點(diǎn)之一。

3.2 雙語(yǔ)者對(duì)認(rèn)知方面的影響

最近有研究表明雙語(yǔ)語(yǔ)言的使用不僅會(huì)導(dǎo)致與語(yǔ)言處理相關(guān)的大腦結(jié)構(gòu)和功能的改變，而且也會(huì)導(dǎo)致涉及非言語(yǔ)認(rèn)知行為的腦區(qū)和網(wǎng)絡(luò)的改變。有研究表明[38-39]雙語(yǔ)者在執(zhí)行功能任務(wù)上的表現(xiàn)優(yōu)于單語(yǔ)者，推測(cè)雙語(yǔ)能力不僅在成年后繼續(xù)促進(jìn)認(rèn)知功能的各個(gè)方面，并且能減緩認(rèn)知功能隨年齡增長(zhǎng)而下降的趨勢(shì)。Bial ystok等[40]證明，雙語(yǔ)者比單語(yǔ)者晚4年出現(xiàn)癡呆癥癥狀。Víct or等[41]等發(fā)現(xiàn)與雙語(yǔ)者相比，單語(yǔ)者顯示出更高的萎縮率和更多的認(rèn)知能力下降；同時(shí)，雙語(yǔ)會(huì)促進(jìn)大腦認(rèn)知儲(chǔ)備。這兩個(gè)因素可能用來(lái)解釋雙語(yǔ)優(yōu)勢(shì)在延緩癡呆的本質(zhì)和起源中的作用。

但是，并非所有研究都支持雙語(yǔ)者在認(rèn)知方面存在優(yōu)勢(shì)。Paap等[42]認(rèn)為雙語(yǔ)在執(zhí)行功能方面的優(yōu)勢(shì)或不存在，或僅限于某些特定情況；Paap等[43]進(jìn)一步的研究提示雙語(yǔ)者在認(rèn)知方面并不存在優(yōu)勢(shì)。Rossel l i等[44]對(duì)西班牙語(yǔ)-英語(yǔ)雙語(yǔ)者和英語(yǔ)單語(yǔ)者進(jìn)行了語(yǔ)言能力、智力和非語(yǔ)言執(zhí)行功能(工作記憶、更新、轉(zhuǎn)移和抑制)的測(cè)試，結(jié)果顯示雙語(yǔ)優(yōu)勢(shì)不成立，回歸分析表明智力分?jǐn)?shù)比語(yǔ)言能力更能預(yù)測(cè)語(yǔ)言水平。

總之，一些證據(jù)表明雙語(yǔ)在認(rèn)知控制方面存在優(yōu)勢(shì)，但并非所有研究都如此。方法學(xué)問(wèn)題和個(gè)體差異似乎可以解釋上述差異；此外，語(yǔ)言的習(xí)得是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程。因此，未來(lái)的研究需進(jìn)行更優(yōu)化的研究設(shè)計(jì)、更大的樣本量和更多的縱向研究。

4 總結(jié)和展望

綜上所述，國(guó)內(nèi)外對(duì)于腦語(yǔ)言的研究已經(jīng)取得了一定成果，f MRI的出現(xiàn)使利用無(wú)創(chuàng)手段觀測(cè)其內(nèi)在神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制成為了可能。整合上述研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大腦在處理語(yǔ)言時(shí)，不同的大腦區(qū)域會(huì)被激活。研究證據(jù)普遍支持左側(cè)大腦半球在語(yǔ)言處理中占主導(dǎo)地位。此外，雙語(yǔ)及多語(yǔ)研究發(fā)現(xiàn)，不同語(yǔ)言處理過(guò)程在大腦半球中占據(jù)不同的腦區(qū)，但彼此間存在重疊和功能聯(lián)系。處理多種語(yǔ)言功能的終身經(jīng)歷不僅會(huì)導(dǎo)致大腦結(jié)構(gòu)和功能的改變，同時(shí)也可能對(duì)認(rèn)知方面有一定影響。

人腦語(yǔ)言習(xí)得是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，要了解語(yǔ)言是如何在大腦和大腦中產(chǎn)生變化的，需要整合解剖、功能等多方面證據(jù)，使用評(píng)估大腦和行為所有表現(xiàn)形式的技術(shù)，多模態(tài)綜合分析方法可能是未來(lái)研究的方向之一。其次，要理解雙語(yǔ)是如何在思想和大腦中產(chǎn)生變化的，就需要綜合從嬰兒期到老年的整個(gè)生命周期的證據(jù)，因此縱向研究是人腦語(yǔ)言研究的重要方向。此外，大樣本量是減少個(gè)體差異的常用方法，可以更好地滿足研究需求。最后，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工智能或機(jī)器學(xué)習(xí)在腦功能方面的應(yīng)用日益廣泛，也可能成為未來(lái)研究人腦語(yǔ)言的方向之一。綜上，人腦語(yǔ)言的研究仍處于探索階段，進(jìn)一步的研究有助于對(duì)其更加深入的理解。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無(wú)利益沖突。