李思瑾 王庭棟 彭芝琳 張丹丹

(四川師范大學(xué)腦與心理科學(xué)研究院, 成都 610066)

1 引言

語言是人類溝通交流的最主要的方式。“語言是如何發(fā)展的？大腦的哪些部分對其進(jìn)行控制？”這既是Science于2005 年和2021 年前后兩次提出的125 個(gè)前沿科學(xué)問題之一, 也是心理學(xué)家和語言學(xué)家關(guān)注的重要課題。語音是語言的重要載體,人們首先需要感知語音, 才能掌握發(fā)音, 進(jìn)而使用語音向他人傳達(dá)語義。人類胎兒通常在胎齡滿37～42 周時(shí)出生, 從出生至28 日齡稱為新生兒,從29 日齡到12 月齡稱為嬰兒, 1～3 歲稱為幼兒。在語言能力的發(fā)展進(jìn)程中, 新生兒處于語音感知的關(guān)鍵階段, 本文主要關(guān)注新生兒對語音的感知、辨別和學(xué)習(xí)。

聽覺系統(tǒng)早在胎齡24 周時(shí)就開始工作(Hepper& Shahidullah, 1994), 這讓胎兒可以“聽”到子宮外的聲音, 但這些聲音經(jīng)過母體組織的低通濾波而失去了高頻段特征。直到出生的那一刻, 新生兒才直接暴露于語言環(huán)境, 從此他們便開始利用臻于成熟的聽覺系統(tǒng)對語言的各個(gè)要素進(jìn)行大腦表征和學(xué)習(xí)記憶。新生兒具有極強(qiáng)的音素辨別能力, 他們能區(qū)分不同語種中的元音和輔音; 經(jīng)過幾個(gè)月的母語暴露, 嬰兒會對母語的音素更加敏感, 但他們從此難以辨別外語的音素(Cheour et al.,1998; Kuhl, 2010; Werker et al., 2012)。在這個(gè)快速的“認(rèn)知窄化”過程中, 語言學(xué)習(xí)扮演了非常重要的作用。而在認(rèn)知窄化之前, 新生兒對不同語種音素的高度敏感性, 則體現(xiàn)了人類早期語言發(fā)展過程中最獨(dú)特的語言感知和語言辨別能力?？疾煨律鷥簩φZ音的感知、辨別和學(xué)習(xí), 不僅能揭示語言功能在發(fā)展最初階段的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制, 幫助構(gòu)建發(fā)展語言學(xué)和發(fā)展心理學(xué)的相關(guān)理論, 還能對自閉癥等神經(jīng)發(fā)育性疾病的早期預(yù)警和臨床診斷提供有價(jià)值的線索。

2 新生兒對語音的感知偏好

早期的新生兒和嬰兒研究通常采用“習(xí)慣化?去習(xí)慣化范式”并以“奶嘴吮吸頻率”為指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)者先讓被試熟悉特定的語音材料, 這一“習(xí)慣化”的過程通常伴隨被試吮吸奶嘴頻率的逐漸下降;接著給被試播放新異的語音材料, 如果發(fā)現(xiàn)被試的奶嘴吮吸頻率突然升高, 則表明被試能感知到新舊語音材料的差異, 即新語音材料引起了“去習(xí)慣化”過程。利用這一范式, 大量行為學(xué)研究發(fā)現(xiàn),新生兒對語音、母語以及母親的聲音均具有感知偏好(見綜述：于文汶 等, 2022; 周玉, 張丹丹, 2017)。簡言之, 在“去習(xí)慣化”過程中, 新生兒在收聽語音時(shí)吮吸奶嘴的頻率比收聽非語音時(shí)顯著更高, 這說明他們對前者有更多的注意偏好(Vouloumanos &Werker, 2007); 而相比于外語, 新生兒聽母語時(shí)吮吸奶嘴的頻率更高(Mehler et al., 1988; Moon et al., 1993)。還有研究對比了母親和其他女性的聲音, 發(fā)現(xiàn)新生兒更喜歡前者, 他們聽前者時(shí)吮吸奶嘴的頻率更高(deCasper & Fifer, 1980)。

由于新生兒無法遵循指導(dǎo)語進(jìn)行有意識的主動(dòng)行為輸出, 因此行為學(xué)指標(biāo)容易受到實(shí)驗(yàn)任務(wù)不相關(guān)因素的干擾。與行為學(xué)研究不同, 隨著腦觀測技術(shù)的不斷進(jìn)步, 近年學(xué)者們可以利用腦電和功能近紅外光譜成像(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)等方法直接觀察新生兒大腦對語音的感知過程。其中腦電方法主要采用事件相關(guān)電位技術(shù)并借助oddball 范式, 關(guān)注“失匹配反應(yīng)”成分(mismatch response, MMR), 該成分是成人失匹配負(fù)波(mismatch negativity, MMN)的早期形態(tài)。例如, Beauchemin 等(2011)發(fā)現(xiàn)母親的聲音比其他女性的聲音能在新生兒大腦誘發(fā)波幅更大、潛伏期更短的MMR。與腦電技術(shù)相比, fNIRS技術(shù)能幫助我們揭示新生兒大腦在語音加工中的敏感性和特異性皮層區(qū)域。基于fNIRS 的元分析(陳鈺 等, 2020)表明, 新生兒感知語音的腦區(qū)主要為額葉、顳葉、下頂葉, 且具有左側(cè)化優(yōu)勢, 同時(shí)此左偏側(cè)化腦激活還受到實(shí)驗(yàn)對比條件的影響：將非語音(口哨交流聲等)與外語進(jìn)行比較時(shí),新生兒的顳葉和額葉對外語有更強(qiáng)的腦激活, 在外語條件下表現(xiàn)為左偏側(cè)化(May et al., 2018); 將母語和外語進(jìn)行比較時(shí), 雖然兩種語音均激活了新生兒的雙側(cè)顳葉, 但母語條件下左側(cè)顳葉的激活強(qiáng)于右側(cè)(Kotilahti et al., 2010; May et al., 2018;Pe?a et al., 2003; Sato et al., 2012; Vannasing et al.,2016)。語言加工的左側(cè)化優(yōu)勢不但體現(xiàn)在腦功能層面, 新生兒(含29 孕周以上的早產(chǎn)兒)的顳葉在形態(tài)上也具有左側(cè)化優(yōu)勢(見綜述 Bisiacchi &Cainelli, 2022)。例如有研究發(fā)現(xiàn)新生兒的語言腦區(qū)(主要是顳上和額下腦區(qū))在皮層面積和厚度等指標(biāo)上均具有左側(cè)化優(yōu)勢(Li et al., 2014), 且語言腦網(wǎng)絡(luò)在左半球具有更高效的結(jié)構(gòu)性連接(Ratnarajah et al., 2013), 新生兒左半球白質(zhì)纖維的連通性可預(yù)測嬰兒12 月齡時(shí)句法等語言能力的發(fā)展水平(Sket et al., 2019)。

3 新生兒對語音要素的辨別

除了上述語音感知偏好, 新生兒還具有極強(qiáng)的音素辨別能力, 他們能分辨不同語種的元音和輔音(注：音素分為元音和輔音兩類), 并在此基礎(chǔ)上辨別音節(jié)(元音和輔音的組合)和音節(jié)序列(陳鈺,張丹丹, 2020)。新生兒能夠同時(shí)辨別母語和外語的音素, 這也是此發(fā)展階段最獨(dú)特的語言能力(與嬰幼兒、兒童和成人相比)。采用習(xí)慣化?去習(xí)慣化范式, Moon 等(2013)在一項(xiàng)經(jīng)典的發(fā)展語言學(xué)研究中發(fā)現(xiàn), 新生兒在母語和外語條件下均能辨別元音, 且對母語元音的辨別能力更強(qiáng), 后者提示了胎兒期學(xué)習(xí)的作用, 因?yàn)樘涸谠?4 周齡的時(shí)候就可以聽見媽媽周圍以及媽媽自己說出的母語了。行為學(xué)研究還發(fā)現(xiàn), 新生兒能區(qū)分不同語種的句子(Ramus et al., 2000), 并分辨音節(jié)(Bertoncini et al.,1987)以及音節(jié)的重音模式(Sansavini et al., 1997)。

除了行為學(xué)層面的觀察, 不少腦科學(xué)研究也直接證明了新生兒具有極強(qiáng)的對語音要素的辨別能力。以 MMR 為指標(biāo)的腦電或腦磁研究利用oddball 范式發(fā)現(xiàn), 新生兒大腦能區(qū)分元音(Cheour-Luhtanen et al., 1995; Kostilainen et al., 2020;Kujala et al., 2004; Partanen et al., 2013)、元音的音高(Kujala et al., 2004)、輔音(Mahmoudzadeh et al.,2017; Partanen et al., 2013), 且MMR 的潛伏期在左半球比右半球更短(Mahmoudzadeh et al.,2017)。fNIRS 研究發(fā)現(xiàn), 新生兒的顳葉、額葉及頂葉可區(qū)分元音(Benavides-Varela et al., 2012);僅孕30 周齡的早產(chǎn)新生兒即表現(xiàn)出語言的左側(cè)化優(yōu)勢, 他們的左側(cè)顳葉對音節(jié)的神經(jīng)響應(yīng)比右側(cè)更快、更持久, 左側(cè)額下回可區(qū)分輔音, 但無法區(qū)分說話人的性別(Mahmoudzadeh et al., 2013)。此外, 腦觀測研究發(fā)現(xiàn)新生兒大腦能感知和辨別音節(jié)序列：他們對音節(jié)序列的首音節(jié)產(chǎn)生更大的腦電負(fù)波(Teinonen et al., 2009); 雙側(cè)顳葉和左側(cè)額下回能區(qū)分由三個(gè)不同音節(jié)(分別用ABC 指代)組成的三個(gè)不同序列ABB、AAB 和ABC (Gervain et al., 2008, 2012); 在音節(jié)序列中交換首尾音節(jié)比交換中間音節(jié)會更多地激活顳葉和額葉(Ferry et al.,2016)。新生兒這種對音節(jié)序列結(jié)構(gòu)的感知和辨別是新生兒和嬰兒階段進(jìn)行語音流詞匯切分和語言統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

4 新生兒對語音的學(xué)習(xí)

上述新生兒語音感知和音素辨別研究, 或利用出生前的語言暴露環(huán)境被動(dòng)觀測胎兒的語言學(xué)習(xí)(例如Moon et al., 2013), 或僅在單個(gè)時(shí)間點(diǎn)考察新生兒的語音感知能力(上述除Moon 外的所有研究)。至今僅發(fā)現(xiàn)一項(xiàng)胎兒研究(Partanen et al.,2013)采用了語音學(xué)習(xí)材料并觀測了學(xué)習(xí)引起的新生兒腦功能的改變：實(shí)驗(yàn)者讓胎兒在孕29 周至出生前, 每天收聽8 分鐘的音節(jié)序列(含標(biāo)準(zhǔn)刺激/tatata/、元音變體/tatota/、音高變體/tat?ta/), 結(jié)果發(fā)現(xiàn)胎兒出生后, 學(xué)習(xí)組新生兒對學(xué)習(xí)過的音高變體產(chǎn)生了比控制組更大的MMR 波幅, 但在元音變體條件未發(fā)現(xiàn)組間差異。該研究既表明胎兒階段的學(xué)習(xí)可產(chǎn)生語音記憶表征, 又提示出生前的學(xué)習(xí)具有一定的局限性。

至今僅有兩項(xiàng)研究通過觀測和對比新生兒語音學(xué)習(xí)前后的大腦活動(dòng), 揭示了學(xué)習(xí)引起的大腦可塑性改變。第一項(xiàng)研究(Cheour et al., 2002)讓新生兒在夜間睡眠時(shí)收聽2.5～5 小時(shí)的元音材料(/y/和/i/), 并以標(biāo)準(zhǔn)刺激/y/、偏差刺激/i/和/y/i/在oddball 范式中采用腦電方法測試學(xué)習(xí)效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 雖然學(xué)習(xí)前新生兒即可區(qū)分單元音/y/和/i/,但只有經(jīng)過夜間學(xué)習(xí)才能在次日清晨分辨/y/和復(fù)合元音/y/i/, 且學(xué)習(xí)后單元音/i/誘發(fā)的MMR 波幅也比學(xué)習(xí)前更大。同時(shí)該研究還發(fā)現(xiàn), 新生兒的這一學(xué)習(xí)效應(yīng)至少能保持到次日晚, 并可推廣至不同音高的相同元音, 但不能推廣到未學(xué)習(xí)的元音材料。第二項(xiàng)研究(Wu et al., 2022)采用fNIRS考察了元音學(xué)習(xí)(收聽正時(shí)序和逆時(shí)序播放的元音材料)對新生兒大腦皮層的可塑性改變。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對照組相比, 學(xué)習(xí)組新生兒的雙側(cè)額葉(額下回)在5 小時(shí)的學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)對學(xué)習(xí)過的元音產(chǎn)生了更快的神經(jīng)響應(yīng)(與學(xué)習(xí)過的對照音——逆時(shí)序元音相比); 學(xué)習(xí)結(jié)束后經(jīng)2 小時(shí)的睡眠, 大腦的雙側(cè)顳上回、緣上回, 以及左側(cè)頂下腦區(qū)對學(xué)習(xí)過的元音激活更強(qiáng)(與對照音相比)。值得注意的是,Wu 等(2022)的研究還發(fā)現(xiàn), 新生兒在語音學(xué)習(xí)之前并不能區(qū)分元音和對照音, 這似乎與此前的研究(例如Moon et al., 2013)發(fā)現(xiàn)的新生兒具有元音辨別能力相矛盾。這可能是因?yàn)榇饲暗难芯坎捎昧藥в许嵚尚畔⒌恼Z言材料(注：韻律又被稱為“語言的音樂”, 它由音調(diào)、響度、語速和停頓等特征組合構(gòu)成)。例如, 有的研究采用了韻律特征各異的元音材料(Moon et al., 2013), 還有的研究甚至采用了給嬰兒講故事時(shí)的“媽媽語” (Pe?a et al.,2003; Sato et al., 2012), 后者是成人與嬰兒交流時(shí)采用的抑揚(yáng)頓挫的特殊說話方式(含豐富的韻律信息)。考慮到新生兒大腦對語音韻律的高敏感性(Zhang et al., 2019; 張丹丹 等, 2019, 2023), 這些研究觀察到的新生兒對元音的辨別可能實(shí)質(zhì)是韻律辨別。與此不同, Wu 等(2022)的研究嚴(yán)格控制了語音材料的韻律特征(見該研究附件材料), 發(fā)現(xiàn)剛出生的新生兒不能分辨正時(shí)序和逆時(shí)序播放的元音, 但經(jīng)過了數(shù)小時(shí)的語音學(xué)習(xí)后, 他們便具有了元音辨別能力。

此外, 上述三項(xiàng)語音學(xué)習(xí)研究(Cheour et al.,2002; Partanen et al., 2013; Wu et al., 2022)僅考察了元音學(xué)習(xí); 并且雖然兩項(xiàng)新生兒研究均提示睡眠對語音學(xué)習(xí)有重要影響(Cheour et al., 2002; Wu et al., 2022), 但由于實(shí)驗(yàn)未對睡眠進(jìn)行操縱, 尚無法確定睡眠對新生兒語言學(xué)習(xí)的記憶鞏固作用。

5 早期語言發(fā)展對自閉癥的潛在預(yù)測價(jià)值

自閉癥是幼兒時(shí)期最主要的神經(jīng)發(fā)育性疾病, 該病以社會交往障礙、語言交流等溝通障礙、刻板和重復(fù)性行為為主要特征, 嚴(yán)重影響患兒終身的社會功能和生活質(zhì)量(American Psychiatric Association, 2013), 目前報(bào)告的全球平均患病率為1%～2% (Hirota & King, 2023; World Health Organization, 2023; Zeidan et al., 2022)。語言發(fā)展障礙是自閉癥的主要問題之一, 患兒不但常表現(xiàn)出接受性和表達(dá)性語言能力的下降(Belteki et al.,2022), 他們位于顳葉和額葉的語言加工腦網(wǎng)絡(luò)也存在明顯的結(jié)構(gòu)和功能異常(Tryfon et al., 2018)。已知早診斷和早干預(yù)可不同程度地改善患兒的癥狀和預(yù)后, 但目前尚無研究直接考察新生兒語言發(fā)展與自閉癥的關(guān)系。本節(jié)主要綜述嬰兒階段的相關(guān)研究, 重點(diǎn)關(guān)注對自閉癥診斷具有預(yù)測作用的縱向追蹤研究。這些縱向研究的對象通常為自閉癥高風(fēng)險(xiǎn)(high risk for autism, HRA)嬰兒, 即具有遺傳風(fēng)險(xiǎn)(家族病史)、腦結(jié)構(gòu)或功能異常、母孕期不利因素(高齡、先兆流產(chǎn)、病毒感染、藥物濫用、出生窒息等)的嬰兒(Hirota & King, 2023)。

已有的HRA 嬰兒縱向追蹤研究表明, 語言的行為學(xué)指標(biāo)通常在1 歲以后才顯示出對自閉癥的預(yù)測作用, 而語言加工的腦功能或結(jié)構(gòu)指標(biāo)在嬰兒3 月齡甚至更早時(shí)就體現(xiàn)出了預(yù)測價(jià)值(Ayoub et al., 2022; Clairmont et al., 2021; Molnar-Szakacs et al., 2021)。至今發(fā)現(xiàn)了4 項(xiàng)對HRA 嬰兒語言發(fā)展腦觀測的縱向追蹤研究, 其中3 項(xiàng)表明了嬰兒期語言腦指標(biāo)對自閉癥的預(yù)測作用。Liu 等(2020)采用靜息態(tài)功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)研究發(fā)現(xiàn), 1.5 月齡HRA嬰兒語言腦網(wǎng)絡(luò)的功能連接弱于健康對照組; 且發(fā)展到9 月齡時(shí), 健康組嬰兒主要增強(qiáng)了聽覺皮層和海馬之間的功能連接, 而HRA 嬰兒則增強(qiáng)了聽覺皮層和軀體感覺皮層間的功能連接。隨后該課題組用fMRI 繼續(xù)考察了9 月齡嬰兒收聽含統(tǒng)計(jì)學(xué)和韻律線索的語音時(shí)的腦活動(dòng)(Liu et al.,2021), 發(fā)現(xiàn)HRA 組比健康對照組在左側(cè)顳葉和杏仁核的激活減弱, 雙側(cè)初級聽覺皮層和右側(cè)前腦島間的功能連接減弱, 且這些語音加工任務(wù)中的神經(jīng)指標(biāo)可預(yù)測3 歲時(shí)HRA 組被試的自閉癥癥狀。Pecukonis 等(2021)利用fNIRS 考察了6 月齡嬰兒收聽音節(jié)序列時(shí)的腦活動(dòng), 發(fā)現(xiàn)3 歲時(shí)確診為自閉癥的HRA 組嬰兒在雙側(cè)額葉和顳葉前部比健康對照組和3 歲時(shí)未確診為自閉癥的HRA 組嬰兒的激活更弱, 這提示6 月齡時(shí)語音加工的額葉和顳葉激活程度可有效預(yù)測自閉癥。Righi 等(2014)采用腦電考察了12 月齡嬰兒收聽語音時(shí)額葉與顳/頂葉之間的功能連接, 發(fā)此語言腦網(wǎng)絡(luò)連接在健康對照組、3 歲時(shí)未確診為自閉癥的HRA組、3 歲時(shí)確診為自閉癥的HRA 組這3 組嬰兒中的強(qiáng)度依次減弱。該研究表明12 月齡時(shí)語音加工的語言腦網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度可為3 歲時(shí)自閉癥的診斷和癥狀嚴(yán)重程度提供有價(jià)值的預(yù)測信息。此外,非縱向研究還發(fā)現(xiàn)了HRA 嬰兒對重復(fù)音節(jié)的習(xí)慣化減弱：與健康對照嬰兒表現(xiàn)出的習(xí)慣化不同,重復(fù)音節(jié)能持續(xù)激活3 月齡HRA 嬰兒的雙側(cè)顳葉(Edwards et al., 2017), 并在9 月齡HRA 嬰兒的額葉誘發(fā)波幅無衰減的 P150 成分(Seery et al.,2014)。另外, 采用非語言材料的fMRI 研究還發(fā)現(xiàn), 4～7 月齡HRA 嬰兒對人類的聲音更不敏感,右側(cè)顳葉和內(nèi)側(cè)額葉在人類聲音條件的激活弱于健康對照嬰兒(Blasi et al., 2015; Braukmann et al.,2018)。

語言加工的大腦偏側(cè)化也對自閉癥具有預(yù)測作用。針對兒童和成人的綜述表明, 自閉癥患者語言加工的左偏側(cè)化往往減弱或消失(Lindell,2020), 甚至在核心語言區(qū)(顳上回和額下回)表現(xiàn)為右偏側(cè)化(Herringshaw et al., 2016)。至今發(fā)現(xiàn)了五項(xiàng)基于語言偏側(cè)化的HRA 嬰兒縱向追蹤研究,其中三項(xiàng)表明了嬰兒期語言偏側(cè)化指標(biāo)對自閉癥的預(yù)測作用。Seery 等(2013)的腦電研究發(fā)現(xiàn), 音節(jié)誘發(fā)的慢波在健康對照嬰兒從6 月齡到12 月齡期間發(fā)展出了典型的左偏側(cè)化, 而HRA 嬰兒則在半年中無此改變。類似的, Keehn 等(2013)采用fNIRS 考察了3～12 月齡9 個(gè)月期間嬰兒加工音節(jié)序列時(shí)腦功能連接的變化, 發(fā)現(xiàn)3 月齡HRA 嬰兒左半球語言區(qū)的功能連接隨年齡逐漸減弱, 到12月齡時(shí)已顯著弱于健康對照組。Finch 等(2017)在12 月齡嬰兒的輔音辨別任務(wù)中發(fā)現(xiàn), 那些3 歲確診為自閉癥的HRA 嬰兒在12 月齡時(shí)的MMR 即表現(xiàn)出了右偏側(cè)化, 而12 月齡的健康對照組則具有左偏側(cè)化的MMR。因此, 嬰兒期在音素辨別任務(wù)中的MMR 偏側(cè)化可能是自閉癥的有效預(yù)測指標(biāo)。弓狀束是連接核心語言區(qū)Broca 區(qū)(在額下回)和Wernicke 區(qū)(在顳上回)的神經(jīng)通路。兩項(xiàng)MRI彌散加權(quán)成像研究發(fā)現(xiàn)：1.5 月齡健康對照組嬰兒的弓狀束表現(xiàn)為左偏側(cè)化, 而HRA 組則表現(xiàn)為右偏側(cè)化, 且弓狀束的偏側(cè)化可預(yù)測3 歲時(shí)的自閉癥癥狀(Liu et al., 2019); 從6 月齡起, 那些2 歲確診為自閉癥的HRA 嬰兒的以弓狀束為核心的語言腦網(wǎng)絡(luò)連接就已弱于健康對照組, 且HRA 嬰兒的語言腦網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度可預(yù)測2 歲時(shí)的自閉癥癥狀(Lewis et al., 2017)。此外采用非語言材料的fNIRS 研究還發(fā)現(xiàn), 與健康對照組和3 歲未診斷為抑郁癥的HRA 組相比, 那些3 歲時(shí)確診為自閉癥的HRA 患兒在他們4～6 月齡時(shí), 其左側(cè)顳葉對人類聲音的激活減弱、對非人類聲音的激活增強(qiáng),且此偏側(cè)化異常對3 歲自閉癥癥狀有預(yù)測作用(Lloyd-Fox et al., 2018)。

上述HRA 嬰兒研究已充分表明了早期語言發(fā)展對自閉癥的預(yù)測價(jià)值。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn), 這些嬰兒研究關(guān)注的腦指標(biāo)以及采用的語音感知和辨別任務(wù)又完全可以在新生兒階段實(shí)現(xiàn)(參見本文2～4 節(jié)的新生兒研究綜述)。已知年齡越小, 大腦發(fā)育的可塑性越大, 因此如果在新生兒期就獲取語言加工的腦神經(jīng)指標(biāo), 構(gòu)建反映個(gè)體語言能力形成和發(fā)展的最早期行為?腦特征指標(biāo)體系, 有望為自閉癥的早診斷提供最具時(shí)間收益的個(gè)體化預(yù)警參數(shù)。

6 研究展望

綜上所述, 目前針對新生兒語音感知、辨別和學(xué)習(xí)的研究表明：1)新生兒存在語音感知偏好,他們更喜歡語音、母語及母親的聲音, 并表現(xiàn)出大腦的左偏側(cè)化; 2)新生兒具有獨(dú)特的音素辨別能力, 他們的大腦不但可區(qū)分所有語種的元音、輔音, 而且已經(jīng)能辨別相對復(fù)雜的音節(jié)和音節(jié)序列; 3)新生兒階段的語音學(xué)習(xí)會引起大腦語言神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可塑性改變。此外有不少嬰兒研究發(fā)現(xiàn),早期語言發(fā)展的腦指標(biāo)對自閉癥具有顯著的預(yù)警和診斷價(jià)值?；谝延醒芯可写嬖诘牟蛔? 我們認(rèn)為在新生兒語言加工的基礎(chǔ)研究和臨床轉(zhuǎn)化研究領(lǐng)域, 有以下三個(gè)問題需要解決。

第一, 語音材料的韻律特征沒有得到關(guān)注和重視。已有的絕大多數(shù)新生兒研究沒有控制語音材料在條件間的韻律特征差異, 導(dǎo)致韻律因素至少在三個(gè)方面對已有結(jié)果和結(jié)論造成潛在干擾。1)新生兒的音素辨別可能受韻律感知的干擾。前文已述及, 有的新生兒研究選用了音高不同的元音(例如Moon et al., 2013)或者韻律信息豐富的“媽媽語”作為實(shí)驗(yàn)材料(例如 Pe?a et al., 2003;Sato et al., 2012), 發(fā)現(xiàn)新生兒具有元音辨別的能力; 而Wu 等(2022)在控制了韻律因素后發(fā)現(xiàn), 剛出生的新生兒并不能辨別元音, 但經(jīng)5 小時(shí)的元音學(xué)習(xí)他們的大腦可迅速表征并辨別元音。2)語音中的韻律信息還讓我們對胎兒語言學(xué)習(xí)的有效性產(chǎn)生了質(zhì)疑。唯一的一項(xiàng)胎兒語音學(xué)習(xí)研究發(fā)現(xiàn)(Partanen et al., 2013), 胎兒僅對音高產(chǎn)生了學(xué)習(xí)效應(yīng), 而對元音的學(xué)習(xí)效應(yīng)不顯著, 這可能表明胎兒僅能學(xué)習(xí)語音的韻律而非音素。類似的, 與外語相比,新生兒不但偏好母語而且偏好低通濾波的母語(Mehler et al., 1988), 這提示母語偏好可能是胎兒對母語中的韻律線索進(jìn)行學(xué)習(xí)造成的(注：胎兒聽到的是經(jīng)母體組織低通濾波后、以韻律信息為主的語音)。3)新生兒大腦對語言的左偏側(cè)化可能受到韻律因素的影響。偏側(cè)化是大腦功能特異性的體現(xiàn), 語言的大腦左半球優(yōu)勢是語言界最公認(rèn)的結(jié)論之一(Friederici, 2011; Hickok & Poeppel,2007), 語言的左半球特異化是與生俱來的嗎？如果新生兒研究沒有發(fā)現(xiàn)語言的左側(cè)化優(yōu)勢, 那可能是由于語言材料中韻律因素的干擾造成的, 因?yàn)樾律鷥簩嵚傻募庸な怯移珎?cè)化的(Cheng et al.,2012; Telkemeyer et al., 2009; Zhang et al., 2019;張丹丹 等, 2023)。例如, Perani 等(2011)采用“媽媽語”講故事的材料考察新生兒語言加工, 發(fā)現(xiàn)語音條件(與靜息態(tài)相比)激活了新生兒雙側(cè)大腦并表現(xiàn)為右偏側(cè)化; May 等(2011)對語音材料進(jìn)行了低通濾波, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)母語(與外語相比)激活了新生兒的雙側(cè)語言區(qū)。這兩項(xiàng)研究之所以未能發(fā)現(xiàn)語言的左偏側(cè)化, 可能是因?yàn)檎Z音材料的韻律特征被凸顯和放大了。值得借鑒的是, Arimitsu 等(2011)分離了語音材料的音素和韻律特征, 發(fā)現(xiàn)新生兒左腦(緣上回)主要對元音辨別敏感, 而右腦(顳葉)主要對韻律辨別敏感?？傊? 鑒于韻律對語言研究在上述三個(gè)方面的干擾, 我們強(qiáng)烈建議未來的研究嚴(yán)格控制語音材料的韻律因素, 重新審視和驗(yàn)證新生兒的語音感知偏好、對元音和輔音的音素辨別能力、語言加工的大腦偏側(cè)化, 以及胎兒語音學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的已有結(jié)論。除了排除韻律對語言研究的影響, 我們還可以深入考察韻律加工對語言學(xué)習(xí)的影響。例如, 有研究發(fā)現(xiàn)富含韻律的“媽媽語”可促進(jìn)7 月齡嬰兒對語音的有效編碼(Kalashnikova et al., 2018), 也能促進(jìn)成人的詞匯學(xué)習(xí)(Ma et al., 2020)。富含韻律的語音材料是否能幫助新生兒更快更好地學(xué)習(xí)語言呢？這是一個(gè)有價(jià)值的研究方向。

第二, 新生兒語音學(xué)習(xí)的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制尚不清楚。本文所提及的新生兒語音加工研究幾乎全采用習(xí)慣化?去習(xí)慣化范式(行為學(xué)和fNIRS 研究)或odd-ball 范式(以MMR 為指標(biāo)的腦電和腦磁研究), 在單個(gè)時(shí)間點(diǎn)考察新生兒的語音感知和分辨能力。而在語音學(xué)習(xí)方面, 至今僅發(fā)現(xiàn)兩項(xiàng)研究考察了新生兒對元音的學(xué)習(xí)(Cheour et al., 2002;Wu et al., 2022)。已知新生兒對元音和輔音的感知存在一定的差異(Benavides-Varela et al., 2012),那么新生兒是如何學(xué)習(xí)輔音的？他們學(xué)習(xí)輔音時(shí)大腦會發(fā)生哪些神經(jīng)可塑性改變？我們建議未來研究參考Wu 等(2022)的實(shí)驗(yàn)范式, 采用韻律特征嚴(yán)格控制的語音材料, 借助腦電和fNIRS 技術(shù)考察新生兒對輔音的學(xué)習(xí)。除了輔音學(xué)習(xí), 語言學(xué)習(xí)方面同等重要的問題是：睡眠對新生兒語音學(xué)習(xí)的作用是什么？新生兒每天睡眠近20 個(gè)小時(shí),他們在清醒時(shí)對語音要素的大腦表征能否通過睡眠得到鞏固和加強(qiáng)？已知成人睡眠有助于鞏固新知識和新技能, 從而對學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生穩(wěn)定和持久的記憶表征(Diekelmann & Born, 2010), 此過程稱為睡眠依賴性記憶鞏固(Stickgold, 2005)。大量研究發(fā)現(xiàn), 短時(shí)間的非快速眼動(dòng)睡眠(non-rapid eye movement, NREM)對陳述性記憶(包括情景記憶和語義記憶)具有顯著的鞏固作用(Rasch et al.,2007), 記憶鞏固效果與睡眠腦電慢波密切相關(guān)(Diekelmann et al., 2009)。然而, 新生兒僅具有NREM 睡眠的雛形(稱為“安靜睡眠”階段), 尚未發(fā)展出睡眠慢波(注：睡眠慢波最早只能在2～4 月齡嬰兒中觀察到; Fattinger et al., 2014)。至今報(bào)道的睡眠依賴性記憶鞏固最小發(fā)生在 3 月齡(Horváth et al., 2018), 而睡眠對語言學(xué)習(xí)的鞏固效應(yīng)最小發(fā)現(xiàn)在 6 月齡(Friedrich et al., 2017;Simon et al., 2017)。我們建議未來研究通過操縱睡眠, 或利用腦電技術(shù)分析睡眠不同階段的占比,揭示睡眠特別是安靜睡眠階段對新生兒語言學(xué)習(xí)的記憶鞏固作用。進(jìn)一步的, 新生兒睡眠對語言學(xué)習(xí)進(jìn)行記憶鞏固的神經(jīng)機(jī)制是什么？標(biāo)靶記憶重激活(targeted memory reactivation, TMR; Rudoy et al., 2009)是在睡眠期間調(diào)控記憶加工的有效方法, 該過程顯著激活海馬旁回、丘腦、內(nèi)側(cè)顳葉等記憶相關(guān)腦區(qū)(van Dongen et al., 2012), 近年被廣泛用于考察睡眠依賴性記憶鞏固的神經(jīng)機(jī)制(Hu et al., 2020)。TMR 范式已成功應(yīng)用于2 歲幼兒的情景記憶(Prabhakar et al., 2018)和單詞學(xué)習(xí)研究(Johnson et al., 2021)。我們建議后續(xù)研究采用TMR 范式, 在新生兒睡眠時(shí)對語音學(xué)習(xí)的記憶加工進(jìn)行調(diào)控, 借助腦電或fMRI 指標(biāo)揭示新生兒睡眠依賴性記憶鞏固的神經(jīng)機(jī)制。了解和掌握新生兒語言學(xué)習(xí)的機(jī)制和特征, 可以為此發(fā)展階段語言學(xué)習(xí)的干預(yù)提供科學(xué)依據(jù)。

第三, 新生兒語言發(fā)展的臨床轉(zhuǎn)化研究尚屬空白。新生兒語言加工的腦指標(biāo)可否預(yù)測自閉癥？通過本綜述發(fā)現(xiàn), 新生兒和嬰兒對語言的敏感可能是天生的。利用語言相關(guān)的腦指標(biāo)有望在嬰兒甚至新生兒階段就發(fā)現(xiàn)自閉癥等神經(jīng)發(fā)育性疾病的征兆(而語言的行為學(xué)指標(biāo)在1～2 歲才具有預(yù)測價(jià)值), 從而實(shí)現(xiàn)自閉癥的早診斷和早干預(yù)。目前僅一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn), 半歲之前的語言腦指標(biāo)可預(yù)測3 歲時(shí)自閉癥的診斷和癥狀(1.5 月齡：Liu et al., 2019)。其他的數(shù)項(xiàng)HRA 嬰兒研究或發(fā)現(xiàn)了6 月齡及更晚階段的預(yù)測指標(biāo)(Finch et al., 2017;Lewis et al., 2017; Liu et al., 2021; Pecukonis et al.,2021; Righi et al., 2014), 或只發(fā)現(xiàn)了自閉癥高低風(fēng)險(xiǎn)組別之間的差異, 未提供自閉癥診斷的預(yù)測性信息(Edwards et al., 2017; Keehn et al., 2013;Liu et al., 2020; Seery et al., 2013, 2014)。雖然至今未見到任何HRA 新生兒語言加工的報(bào)道, 但我們認(rèn)為, 這些已發(fā)現(xiàn)的嬰兒階段的語言相關(guān)腦指標(biāo)(例如, 語音加工時(shí)的語言腦網(wǎng)絡(luò)激活水平和連接強(qiáng)度、音素辨別誘發(fā)的MMR 偏側(cè)化、弓狀束的偏側(cè)化)完全可以在新生兒階段獲得。因此, 我們建議未來研究以HRA 新生兒為縱向追蹤對象, 嘗試?yán)贸錾笞钤缙诘恼Z言發(fā)展腦指標(biāo), 對自閉癥等神經(jīng)發(fā)育性疾病進(jìn)行預(yù)測和預(yù)警, 將疾病預(yù)防和治療的時(shí)間窗提前至生命開始的最初幾個(gè)月。目前這一臨床轉(zhuǎn)化研究存在的難點(diǎn)有二。一是由于我國新生兒出生率快速下降引起的可納入追蹤的高危新生兒數(shù)量不足, 從而研究周期極大延長, 這點(diǎn)或許可以通過大規(guī)模多中心臨床試驗(yàn)基地協(xié)調(diào)解決。二是新生兒期單個(gè)腦指標(biāo)對3 歲時(shí)疾病診斷的預(yù)測效力可能有限, 這就需要我們在新生兒階段采集語音偏好、音素辨別、語言偏側(cè)化優(yōu)勢等多模態(tài)的腦觀測數(shù)據(jù), 并結(jié)合嬰兒期的臨床評估等追蹤數(shù)據(jù)建立完整的疾病風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng)。