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语言功能的大脑定位及其与认知关系研究述评
时间:2014-7-4 21:51:03
2014年02月17日 16:19 来源:《当代语言学》(京)2001年04期 作者:刘振前

内容提要:本文综述语言功能的大脑定位问题研究以及语言功能与认知关系的研究。就目前的研究结果来看,我们似乎可以得出以下结论:(1)左半球控制语言的加工过程,但右脑对左脑具有支持作用;在语言功能定位上,基本不存在语言特异性。(2)言语生成和言语知觉作为言语加工过程涉及许多不同的神经机制,它们在大脑中的分布是网络式的,广泛分布于左半球脑甚至右脑中,言语生成系统延伸到后部区域,言语知觉系统延伸到前部区域。(3)语言从左半球转移到右半球,可能有一个语言中枢程序来控制。程序由某种大脑组织来实现,可以改变用于其它用途的组织。(4)目前的研究虽然在一定程度上支持语言功能与认知能力分离的假说,但并非最后的结论,许多问题尚待进一步研究。

关 键 词:语言功能定位/认知/言语生成/言语知觉


1.引言

语言功能的大脑定位问题,一直是神经语言学争论的焦点,也是心理语言学关于语言与认知关系争论的核心。目前,人们一般认为,大脑中有专司语言功能的区域(王德春 1997;Maratsos and Matheny 1994)。语言先天派1(nativist)人士(Fodor 1983;Piaget 1972;Vygotsky 1961)认为,语言是人类大脑的一种独立机能,语言与认知(思维)是相对独立的。Fowler(1990)认为,语言不同于其它认知领域,其获得、加工与表征是不同的认知过程。Snow则认为,语言并非像先天派所认为的那样可以快速轻松地习得,需要各种认知能力协同才能完成(Maratsos and Matheny 1994)。另外一种流行的观点认为,语言有自身的生物基础,即大脑的左半球(Dennis and Whitaker 1976)。就目前的研究成果来看,语言能力在大脑某些组织中可能相对强一些,语言信息主要在这些组织中加工。但是,尚没有得出权威性结论。本综述主要是关于语言功能的大脑定位问题以及语言与认知的关系问题。

2.单侧化问题与单复脑之争

有人认为(Lenneberg 1967),人出生的时候大脑两半球是均势的,单侧化是语言获得的结果。现在看来,这种观点是不正确的。大脑中的语言区域在出生前和出生时可能在功能和解剖上是不对称的。在解剖上,胎儿左半球颞叶比右半球颞叶大,左半球辅助语言的皮层区发展明显滞后于右半球相应的皮层区。在功能上,事件相关电位(ERP)和双听实验研究表明,幼儿从出生时起左半球就对语音有特殊的敏感性(Stromswold[沈政等 1998],Mehler and Christophe[沈政等 1998])。大量研究表明,初生儿对多种语言都具有高度的敏感性,但是随着出生时间的延长,对输入信号的要求越来越严格,最后只对自己学会的语言刺激当作语言信号来接收(Miller and Eimas 1995)。目前,研究人员已达成共识,左脑是语言功能的优势半球。(本文所讨论的语言功能定位问题基本上是以此为前提的,有关研究很多,此处不再赘述。)本文仅根据对聋哑人手势语和汉语的研究成果对此做一补充,着重探讨大脑两半球的相互关系。

过去,人们一直认为聋哑人使用的手势语是普通语言口语的简化,现在却被看成是发展完善的自然语言。尽管手势语具有图象性质,但其习得与普通语言口语具有很大相似性,其大脑侧化同一般语言一样,有固定的一面,也有灵活的一面。右脑是空间思维优势半球,手势语具有高度的空间性质,可能表明它的大本营在右脑中。然而,聋哑人失语症研究表明,手势语也定位在左半球。中国聋哑人群体的实验研究表明(王乃怡、林涵瑾 1989),无论是先天性还是后天性聋哑人(右利手者占85%),手势语的主要动作绝大部分用右手完成,说明聋哑人的手势语中枢也在左半球。临床观察结果有力地支持了这种观点。对大脑左半球或者右半球损伤患者的研究表明(Poizner et al.1987),右半球损伤通常会带来知觉-空间方面的困难,而说话的流利程度和语法功能没有受到影响。左半球损伤伴随有与布洛卡失语症患者和韦尼克失语症患者类似的症状,例如:词汇替换、不符合语境的流利话语、过多使用指代不明的代词等等。由此可见,尽管右半球是空间思维的优势半球,但是左脑中似乎具有语言所需要的知觉-空间能力(Maratsos and Matheny 1994)。Poizner等人(1987)的研究表明,左脑失语症患者保存了理解聋哑人哑剧艺术的能力,说明语言功能和简单的感觉功能在大脑侧化中是相对独立的。

同时,Poizner等人(1987)还发现,聋哑人右脑有一种听觉语言中一般没有的语言功能。正如前述,手势语靠空间位置来表达语法意义,例如代词的指代对象和主谓结构等。右半球脑损伤造成空间语法理解困难(与语言生成的情形恰好相反),左脑损伤则不会导致上述症状。左脑损伤的患者几乎不能生成简单的具有屈折变化的手势,也不能理解屈折变化过程,但却能够理解空间语法,表明右半球顶叶区是感知空间关系的优势区,是理解空间语法所需要的区域。

上述研究有两种解释:(1)大部分语法知识和语法加工在左半球中进行,但是右半球需要输入知觉信息来协助完成加工过程。(2)语法的理解大部分处于右半球中。例如,有一位患者左半球大面积损伤,语法生成过程和屈折变化形式理解受到严重损伤,但是其空间语法理解较好。由此推论,由于患者脑损伤程度较重,损伤后真正的语法能力仍然保存在右半球中。就正常人而言,左半球损伤导致严重语言生成和理解方面不合语法的现象,但是其语法知识可能仍然得到相当程度的保存,所以得出上述结论尚证据不足。而且,上述患者的语法知识虽然表达不出来,可能也在相当程度上保存在左脑中。

语言功能的侧化是否具有语言特殊性呢?汉字不同于拼音语言的书写系统,具有很强的图形性质,按理说其加工应该是右脑占优势,或者两半球均势。但是,研究结果却大相径庭(郭可教、杨奇志 1995):第一种观点认为,汉字与拼音文字没有区别,亦为左半球优势(Tzeng et al.1979),汉语双字词和汉字的认读都表现出左半球优势效果(张武田、彭瑞祥 1984);第二种观点认为,字形辨认是两半球均势(尹文刚 1984);第三种观点认为,字形识别为右半球优势,读音和字义识别则是左半球优势(张武田 1988;王乃怡 1991);第四种观点认为,字义的认知与大脑两半球有关(杨仲乐等 1992)。日本学者对日语假名和汉字的研究得出不同的结论:一派认为,在字音异/同判断中,左半球为优势半球,字形异/同判断为两半球均势;另一派则认为,知觉水平上的字形和字音判断均为大脑两半球均势,思维水平的字义判断则是左半球优势(郭可教、杨奇志 1995)。中国许多学者(郭可教、杨奇志 1995;安子介 1992;郭可教、高定国、高尚仁 1992)的研究表明,汉字的字形、字音和字义的认知均与大脑的两半球有关,认为汉字认知具有复脑效应。其原因是,汉字认知中字音、字形和字义多重编码兼用,从而与大脑两半球均有关系(郭可教、杨奇志 1995)。最近的研究部分地支持这种观点。何金彩等人(1994)的研究表明,左右半球病变均可引起抄写障碍,两者之间无显著差异,说明汉字的视觉辨认倾向于双脑并用,文字系统的脑机能偏侧化程度远远低于口语。张武田、冯玲(1998)用形似字、同音字和义近字进行的汉字匹配实验表明:形似汉字单侧视野与双侧视野呈现作业成绩无显著差异;同音和近义字双侧视野呈现作业成绩显著高于单侧呈现,说明右脑也参与了汉语音和义的加工。这些研究结果虽然不完全一致,但在一定程度上支持汉语具有复脑效应的观点。然而,也有许多研究并不支持上述假说。罗清旭、水仁德(1987)用汉字和图形为刺激材料,对中国被试进行的范畴异同判断研究表明,对汉语词汇的异同判断仍然是左脑占优势。为什么会产生如此之大的差异呢?可能是实验方法操作任务不同造成的。许多研究所考察的都是信息加工早期的认知过程,不涉及高级的思维过程,结果自然差异很大。另外,汉字虽然是从象形文字脱胎而来的,但是其图形性质差异很大,有些图形性较强,有些则比较差。所以,研究中似乎应该考虑汉字的结构属性。

事实上,在其它语言中,右半球对语言功能也具有很大的支持作用。Pugh等人(1996)以英语为刺激材料运用功能磁共振成像技术(fMRI)进行的研究表明,在词形加工中大脑两侧半球的外侧纹状皮层中间部位激活程度最强,这可能说明两半球都参与了词形匹配作业任务。Ardila和Ostrosky-Solis(1987)的实验结果表明,语法功能主要在左脑中,而语义和音韵却受到右脑很大的影响,说明在语言的加工过程中两半球都参与了活动。脑功能成像研究表明(张武田、冯玲 1998),在语音加工中,左半球接近听觉系统和颞叶接近布洛卡区的部位激活程度最强;而在词义加工中被激活的部位主要是左前额叶、左后颞皮层、前扣带回和右小脑等部位。另外,还有的研究表明,右脑也参与了言语生成过程。

综上所述,无论是正常人还是聋哑人,左半球都是语言优势半球,控制语言的加工过程,但是需要右脑的信息输入。右脑对左脑具有支持作用。在语言功能定位上,基本不存在语言特异性。总的来说,汉语在大脑定位方面与其它语言没有本质差异。所不同的是,汉字具有图形性,是笔画和构字部件在二维空间的排列(拼音文字则是字母的线性排列),信息冗余度比较大,容易识记。至于是否具有不同的神经结构,尚待进一步研究。

3.成年人失语症与大脑定位

脑损伤、裂脑人(胼胝体切除)、脑局部麻醉、脑扫描等方面的研究表明,对多数人而言,左半球是语言优势半球(Kolb and Whislaw 1990;王德春等 1997)。语言区是左半球中部较大的一个区域,包括前部的布洛卡区和后部的韦尼克区,但其功能仍颇有争议。

3.1 布洛卡失语症和韦尼克失语症患者的语言机能描述

3.1.1 布洛卡失语症与句法加工

语言使用分析表明,布洛卡失语症与韦尼克失语症两种语言障碍的主要区别,似乎在于句法形式功能与语义功能某种程度的分离。布洛卡失语症患者说话模糊不清,语速较慢,语调平坦,说出的词汇和话语有意义,切合语境,但常常省略一些形态变化形式(如时态、单复数标志等)和功能词(如介词、冠词、助动词等),句子长度极短,陈述句居多,能够理解英语的可逆句(Maratsos and Matheny 1994;王德春等 1997)。患者的主要问题是表达,语言理解能力没有很大损害(王德春等 1997),但是理解可逆被动句有一定的困难,有的甚至不能理解简单的主动句(Bates et al.1991;Maratsos and Matheny 1994),似乎表明布洛卡区是大脑中的句法模块,控制句法加工。但是,事实可能并非如此简单。首先,对以英语为母语的被试进行的研究表明,有的布洛卡失语症患者能够判断句子是否符合语法(Linebarger et al.1983;Linebarger 1990)。另外,Heeschen(1985)的研究表明,虽然被试普遍将功能词省略,但在完形填空作业中却成绩出色;虽然不能理解可逆被动句,但在一定的语境中主动句和被动句都能理解。跨语言研究表明(Maratsos and Matheny 1994),如形态标志所传达的信息多,在句中起重要功能作用,被试能够保留它们(如德语冠词)。上述研究结果表明,被试并非没有功能词语法作用的知识。

其次,布洛卡失语症不仅引起语法障碍,而且会导致音韵方面的障碍。对操英语的布洛卡患者的口语分析表明,被试在音段长度(segmental duration)方面明显不同于正常人:正常人短语中间的音段持续时间短于短语尾部音段的持续时间,而失语症患者却表现出恰好相反的模式(Danly and Shapiro 1982)。Packard(1986)对汉语普通话失语症患者的研究表明,音位性言语错乱(phonological paraphasia)既影响辅音也影响声调2,两者同时受到损害,说明布洛卡区并非是语法特有的区域。

第三,布洛卡失语症患者的大脑损伤通常远远大于布洛卡区,或多或少地涉及到其它区域。神经病理学部位包括:额脑盖、前运动区、额脑盖后部和上部的运动区、上述结构下的白质以及基底神经节,是一范围较大的区域。Vanier和Caplan(1990)对20例具有语法缺陷的布洛卡患者进行分析的结果表明,损伤的具体部位差异很大,其中有的大面积损伤,有的额叶和顶叶、有的颞叶和脑外侧裂上部等部位损伤,有的甚至是皮层下结构损伤,还有一例CT检查结果布洛卡区完好。总的来说,损伤一般涉及额佣和角回皮层,具体位置和大小差异很大。但是,他们都表现出类似的语言操作。所以,布洛卡区是句子分析或部分分析操作的唯一区域的假设只是部分地得到了临床研究的支持(Caplan[沈政 1998])。

第四,有的布洛卡患者没有句法缺失,但句子理解有一定缺陷。这些病人大脑损伤的部位一般都涉及或者主要集中在布洛卡以外的区域。有些研究并没有发现脑外侧裂周围皮层与句法理解障碍程度之间有相关性(Caplan 1987)。

然而,语言缺陷与大脑损伤的相关研究似乎表明,大脑外侧裂周围区域的联合皮层区可能是语言加工区(Caplan 1987),包括:(1)第三额回的三角部和岛盖部,即布洛卡(Broca)区(Brodmann 44和45区);(2)中央前回和中央后回的岛盖部位联合皮层;(3)顶叶缘上回和角回(Brodmann 39和40区);(4)韦尼克(Wernicke)区(或者Brodmann 41和42区);(5)第二颞回邻近区域。另外,辅助运动区和尾状核、壳核和丘脑的某些部分可能也参与了语言加工,但是语言加工大部分是在皮层区进行的(Metter et al.1988)。

这些区域如何起作用呢?这需要从句子加工的理论谈起。有两种不同的理论,一是模块理论,认为句子理解的过程是由不同模块组成的,分管不同的操作类型,每一种操作类型仅需要有限的几类信息(Frazier 1990);二是交互理论,认为句子的意义是许多不同种类的信息交互作用的结果。其中最为极端的观点认为,由纯粹句法的理解过程建构的表征层次是不存在的,句法和语义的交互作用才产生理解(Caplan[沈政等 1998])。与此相对应,产生了三种关于脑外侧裂周围联合皮层与语言加工关系的理论:一是局部说,二是整体说,三是混合说。前者认为,特定类型的语言加工是在上述大脑特定的区域中进行的;第二种观点认为语言加工涉及大脑外侧裂周围皮层所有或者大部分区域;第三种理论则认为特定的语言加工是在大脑某些特定区域中进行的,这些区域分布在大脑中不同的地方(Mesulan 1990)。但是,临床研究似乎向整体说提出了挑战,因为患者在上述区域极小的损伤就会导致对应的语言加工缺陷。当然,由于技术的原因,难以找到支持特定语言加工与具体区域相对应的有力证据。ERP技术充其量可以测出语言功能的大致区域,定位非常不准确。运用神经成像技术可以确定损伤的位置,但对患者的分类仍然存在困难(已如上述),所以不能完全以此为根据来确定语言加工的不同过程与大脑组织的局部对应关系(Caplan [沈政等 1998])。另外,患者病程的长短在很大程度上会影响定位的准确性,因为损伤后会出现功能的重新组织,邻近的组织会代偿损伤组织的某些功能(详见第4节)。

功能神经成像技术的使用为探知大脑语言加工的机理开辟了广阔的天地。以正常操英语者为被试进行的研究表明,在句子加工过程中(包含句法加工和句子语义加工),整个左半球外侧裂周围语言区血流量增加,而在句法加工过程中,布洛卡区脑盖部分血流量增加。表明句法加工的某一环节可能更精确地定位在布洛卡脑盖部分(Caplan[沈政等 1998])。但是,这并非最后的定论。目前,我们似乎可以得出下述结论:句法加工是由特定的认知操作来完成的,其中的各个环节可能很精确地定位于大脑的某个区域。额下回脑盖部分(位于布洛卡区)似乎是句法加工神经网络中最活跃的部分。

3.1.2 韦尼克失语症

韦尼克失语症患者听觉语言理解障碍严重,言语流畅,但是词汇发音含混不清,经常发生言语错乱现象,用一个音来代替另外一个音(如boy→poy)或者用一个词来替代另外一个词(boy→girl),生成语言中根本不存在的词(如tootbay)或者错误地使用代词。在极端情况下,患者所说的话从语音来看,可能非常流利,但句法有错误,经常使用一些语义空洞的动词和名词(如thing,be等),听者不知所云。其神经病理学部位包括:左侧颞上回后部、缘上回和角回。

细致的语言分析表明,韦尼克失语症患者语义表达能力也并不像起初所想象的那样差,替换的是语义上有联系的词语。在句子加工中,语义语境对词汇的启动效应同正常人一样。言语中也存在句法问题,但是总的来说,句法能力比布洛卡患者强。

3.2 言语生成与言语知觉功能的定位

布洛卡失语症是前部失语症,而韦尼克失语症则是后部失语症典型的症状群。前者损伤的部位在左半球脑外上侧裂和中央沟前部,后者在中央沟后部脑外下侧裂。从功能来看,前者主要是表达缺陷,后者则是接收缺陷。这可能是描述两种失语症最恰当的方式,解剖学的两分法与功能两分法恰好对应。但是,研究结果并不完全支持这种假说。首先,从言语生成来看,两种失语症都有音位水平的障碍,说明两者的公共机制遭到损坏。大脑损伤可能对声音特性的选择或者音位规划造成不同形式的损害(Blumstein[沈政等 1998])。跨语言言语错误分析表明,所犯错误包括:(1)音素替代(如:team→deam);(2)简化(如:greet→gree);(3)增音,指音素或者音节的增加(如:see→stee);(4)音移(metathesis)、顺同化与逆同化(progressive and regressive assimilation)等语音环境所导致的错误。音素替代大都涉及单个语音特性值的变化,例如:发音部位、发音器官的运动方式等;简化和增音主要是为了形成典型的CV音节结构(如:fleet→feet,army→jarmy);同化主要发生于词边界(如history book→bistory book)。不管何种错误类型,所有失语症患者都有音位输出障碍,而且缺陷的模式大致相同,不同的是布洛卡失语症患者的音位错误远远多于韦尼克失语症(Blumstein[沈政等 1998])。对前部失语症患者的言语生成研究表明,他们在生成需要两种发音器官同步运动的语音时比较困难(如鼻辅音、浊音等),说明患者的障碍影响了两个发音器官的同步化或者运动整合。跨语言元音生成的声学分析支持上述观点。对言语生成缺陷患者的CT扫描结果表明,与言语生成有关的大脑部位包括:布洛卡区的B和B/w层及内囊前缘,与喉、舌、唇有关的运动皮层等。对正常被试的研究表明,左侧下额皮层(包括中央前回和布洛卡区)和辅助运动区也在言语生成中起作用。最近的研究还表明,脑后部区域也与言语生成有关。虽然后部失语症患者没有表现出闭塞音、鼻辅音发音障碍,但他们确实也存在一定程度的发音障碍,一些语音参数(如元音共振峰频率、元音持续时间等)具有变异性。另外,脑刺激研究结果表明,运动区、脑外侧裂周围,特别是上外侧裂、额上回、顶上回、颞上回和颞中回等,都与言语生成有关(Blumstein[沈政等 1998])。因此,我们可以得出结论:言语生成系统是一个网络结构,前部和后部结构均发挥作用,但协调机制可能在前部。

第二,许多对各种失语症(包括布洛卡失语症、韦尼克失语症等)的研究都表明(例如:Blumstein et al.1977),言语知觉能力与听觉理解能力之间似乎没有很大的联系。听觉理解能力强的人言语知觉有缺陷;听觉理解严重障碍者在言语知觉方面却基本上没有缺陷。对失语症的研究结果,支持言语知觉缺陷是对音位属性错误知觉的反映这一观点,但是不支持韦尼克失语症患者的言语理解障碍是言语知觉缺陷以及言语知觉功能仅仅局限于左脑后部这两种观点。语言心理学研究表明,失语症患者对音段音位的知觉模式与正常人没有显著差异,症状对语调和重读的知觉能力亦影响较小,但患者存在不同程度的词汇和短语重读对比理解缺陷(Blumstein[沈政 1998])。以汉语为刺激材料进行的研究也发现了类似的现象(Naeser and Chan 1980)。言语知觉的神经学基础是非常复杂的,参与言语知觉的神经组织除了颞叶初级听觉区和听觉运动联合区之外,还有初级听觉皮层、颞上回、布洛卡区与前运动区、顶上区接近缘上回的区域、额下皮层等。研究甚至还表明在听觉刺激条件下,右半球也大范围被激活(Blumstein[沈政等 1998]),这说明右脑也参与了言语加工。

综上所述,言语生成和言语知觉作为言语加工过程的不同阶段,涉及许多不同的神经机制,它们在大脑中的分布是网络式的,广泛分布于左半球脑外侧裂周围区域(甚至右脑中)。言语生成系统延伸到后部区域,言语知觉系统延伸到前部区域。因此,言语加工系统是一个复杂的网络,可能存在前部和后部之间的信息反馈通路,在言语加工过程中协同工作。

4.功能定位与可塑性的发展

4.1 语言发展早期大脑定位的可塑性

4.1.1 幼儿的大脑半球切除

对正常人与对聋哑人的语言生成和语言理解研究表明,大脑的左半球是语言的优势半球。但是,聋哑人却以某种恰当的方式运用右半球的语言过程。的确,许多左利手者的语言中枢在右半球,而且三分之一的人两个半球都有语言功能(Kolb and Whislaw 1990)。但是,两半球的语言功能从发展来看,互相有一定的补偿作用。研究表明,如果左半球在幼儿早期切除,右半球可以完全代偿正常人左半球的语言功能,语言的发展比较正常,能够流利地说某种语言。

右半球是否会像左半球一样有效地产生和理解语言呢?Dennis(1980)以英语为实验材料进行的实验研究表明,左半球切除的患者理解某些句子结构(例如可逆被动句,尤其是否定可逆被动句)有一定困难,而右半球切除的患者语言能力却没有缺陷。但是,这些研究结果并非最后定论。首先,从方法上来看,实验室中被试的理解过程与语言障碍者的实际语言功能并不相符。有些正常人同弱智者一样,在类似实验室语言理解测验中成绩也非常低(Bishop 1983)。第二,接受大脑切除手术的患者在日常语言使用中表现正常。人在日常交流中要接受大量的信息输入,从理论上讲,有机体可以从任何一类信息中得出无数的结论。得出任何一种结论肯定需要某种内部结构。即使是名词、动词和形容词这些基本的语法范畴,或者一般疑问句和特殊疑问句的掌握,儿童都可以从输入的信息中获取多种合理的解释。这些解释使儿童的语言习得和最终的语言水平与正常人有质的差异,而非仅仅是速度缓慢的问题,或者在实验室理解测验中表现出一些微妙的缺陷。儿童可以用多种语言策略和技巧来应付,但是周围的人总是能够发现他们的严重问题。

总而言之,尽管语言功能一般是通过大脑的左半球来实现的,但是这并不是脑组织专门化的结果。语言从左半球转移到右半球,占据了控制知觉-空间分析能力的脑组织。因此,语言过程的基本要素并非是由特定的脑组织决定。可能有一个语言中枢程序,程序由某种大脑组织来实现,可以改变用于其它用途的组织。

4.1.2 儿童早期的局部脑损伤

儿童早期大脑局部损伤,对大脑各种功能均有影响。一岁婴儿左半球前部损伤或后部大面积损伤,会导致语言表达问题,但后部损伤对表达的影响不像成年人那样严重。这可能是语言习得在成熟阶段上的差异,或是语言必须调用的其它系统的差异造成的。儿童在这一阶段与左脑后部有关的非语言概念表象效率低,这一部位的损伤造成更多的词汇运用方面的困难。虽然左半球已经是语言表达的优势半球,但在一岁左右时,右半球的损伤对语言理解的影响与左半球损伤一样大。大脑各个部位的早期知觉-空间区域损伤,对语言的影响比早期语言区域损伤更像成年人的模式,说明某些组织的知觉功能与语言的关系更为密切(Maratsos and Matheny 1994)。

4.2 儿童语言功能的恢复与定位

一岁婴儿左脑损伤会导致更多的语言表达问题。一岁之后,左脑损伤比右脑损伤更有可能导致失语症,儿童发病的可能性比成人更大(Hecaen et al.1984)。左脑后部损伤却极少导致儿童失语症,韦尼克失语症症状也极其罕见。后部损伤可能导致构音障碍和缄默症(Hecaen et al.1984),同颞叶损伤相比,前部损伤更可能导致儿童的前述症状。

脑损伤导致的语言障碍预后比较好。布洛卡发现一个病例,其布洛卡区完全丧失,但是语言能力却保存下来。通常,手术一般在发病后很长时间才实施,发病期间另外一个半球可能受到影响。术前病患愈严重,长期损害越大。但从长远恢复效果来看,虽然智力受到严重影响,相当一部分患者日常语言功能正常。

与此相反,尽管成年人的脑损伤更有可能导致长期的失语症状,短期和长期恢复的例子却很常见。这可能是受损区域功能恢复的结果,也可能是大脑内部资源重新组织分配的结果。左脑中未损伤的语言区域会调用右脑的资源,恢复在很大程度上取决于左脑能否从右脑调用资源。研究表明(Russel and Espir 1961),左脑损伤甚至严重损伤的儿童失语症者恢复效果,优于双侧损伤或者左脑加胼胝体损伤的患者,说明右脑中有重要的可供调用的语言资源。年龄大一些的右脑没有损伤的患者,语言功能恢复也比较好。至于所调用的是什么机制,目前尚没有探明。总之,只要右脑没有损伤,成年人的脑损伤后语言障碍也可以在很大程度上得到恢复。

4.3 语言与知觉功能可塑性的总结

从上述分析可以看出,对多数人而言,语言功能主要位于大脑的左半球。但是,在没有任何病理障碍者中,约有三分之一左利手者的语言功能位于右脑或者左右两半球中,表明大脑中可能存在某种组织机制,可以协调语言的生成与理解。事实上,正常的语言功能在大脑中具有更大的可塑性。例如,男性大脑许多部位的损伤都会引发失语症;而对女性而言,左脑后部损伤更有可能导致失语症(Kimura 1992)。

在大脑局部损伤条件下和聋哑者中,在语言功能从左脑向右脑转移的程度、大脑半球内部和大脑半球之间某些脑组织的选择性调用等方面的差异也比较大。所以,武断地认为,语言功能与大脑组织之间具有固定关系的观点起码是不准确的。Stein(1988)和Smith(1984)的研究表明,即使功能与大脑组织关系比较固定的区域,如果损伤发展比较快,功能的损失比较严重;损伤发展缓慢,受损区域周围组织或者其它组织可以在很大程度上代偿原来组织的功能。代偿的程度和效果可能取决于其它组织是否被占用。这在一定程度上解释了为什么代偿效果年龄越小越好,但是一般不会消失(Maratsos and Matheny 1994)。重要的是,大脑中似乎有一种潜在的程序在控制大脑组织的使用,语言功能并非是硬件而是软件。

语言功能在大脑的左半球中定位后,如果发生脑损伤,比空间-知觉功能更容易保存下来。Stiles和Thal(1992)的研究发现,早期空间-知觉区域的损伤带来的影响,比语言区域组织损伤要持久得多,而且语言功能最终大多能够恢复。Smith(1984)发现,即使是成年人,大脑左半球因脑瘤实施局部切除术后,其语言功能也在存活的数年里有不同程度的恢复;而空间-知觉功能因为大脑右半球实施切除术造成的损伤,可能在术后数十年都难以恢复。这再一次说明,人类的语言功能在大脑中的定位具有可塑性,因为语言功能从进化的历史来看比较新,所以在大脑中的定位更不固定,不是大脑的硬件。这同时还说明,语言功能是一种高级功能,它可以用以调节其它较早进化出来的功能。

5.语言与认知的关系

大脑中是否存在独立于认知之外的句法成分呢?是否有一种特定的语言协调成分,将某些概念意义转换成有形态的形式呢?有些儿童一般智力受到严重的损害,但是其语言能力却接近正常人,有一些甚至具有超强的语言能力;Alzheimer病患者语言理解能力受到损害,却能够很好地重复他人的言语。研究各种临床症状患者语言的目的是为了回答上述两个问题。

5.1 Williams氏综合症和Down氏综合症

最近几年,研究人员围绕Williams氏综合症和Down氏综合症患者的语言问题进行了大量的研究,对是否存在独立的句法能力这一问题展开了讨论。Williams氏综合症和Down氏综合症一样,都是严重的智力迟钝症状,IQ成绩多在50分左右,但是两者的生理机制和行为表现却大相径庭。从生理遗传来看,后者第22对染色体是由三个染色体组成的,而前者的遗传特点尚不明确,目前已查明其钙代谢机制异常。两种症状患者大脑的体积均比正常人小,但Williams氏综合症患者额叶和小脑(运动控制区)相对较大。从外表来看,Down氏综合症患者生来裂唇,眼睛歪斜;Williams氏综合症患者面部怪异。两种患者的社会交际能力基本正常,对人比较友好,但Williams氏综合症患者多语,常与陌生人交谈。

对两种症状的研究似乎表明,认知能力与语言功能在一定程度上是相互分离的。这主要有下述研究证据。首先,两者在知觉再认和运动任务中表现出不同的缺陷形式。Williams氏综合症患者在字母抄写任务中只抄写小字母,忽略了由相同小字母组成的大字母;所画出的自行车只是互不关联的组成部分,好象是在乱涂乱画;面部记忆和再认能力却极好。相反,Down氏综合症患者在字母抄写任务中,只抄写了由小字母组成的大字母,忽略了组成大字母的小字母;能够画出可辨认的物体整体;面部记忆和再认能力受到损坏。上述结果进一步验证了各种知觉和知觉-运动能力可分性假说(Bellugi et al.1991)。两者的知觉功能与语言功能也是相互分离的。Williams氏综合症患者儿童获得词汇的速度虽然比较缓慢,但最终可能达到比较正常的词汇水平,其语法水平也比较高,而Down氏综合症患者则恰恰相反。这说明语言技能和最终的知觉和运动-知觉技能的可分离性。

其次,对大脑损伤患者的研究表明,脑损伤对语言功能和知觉-空间功能的影响因损伤的部位不同而异(Kolb and Whislaw 1990)。孤独症儿童的智力可能非常低下,但有些偶尔也能够像成年人一样掌握艺术技能和包括语言技能在内的其它技能(Gardner 1983)。

再其次,儿童语言能力与皮亚杰具体运算水平之间脱节。正常儿童8-9岁就能够通过具体运算的测验,Down氏综合症患者在少年期也可能通过测验,但其语言水平,尤其是语法、语用和词汇水平仍然很低。相反,Williams氏综合症患者的语言比较流利,但一般不能通过皮亚杰具体运算测验。所以,一般的认知能力和语言水平显然未必需要同步发展。

有些人(Damasio and Damasio 1989;Flavell et al.1993)基于对Williams氏综合症的研究结果认为,语言与认知是相互独立的,语言的成熟可能并非总是要依赖概念过程的成熟,某些句法操作的神经机制似乎能够独立地发展。提出这种观点的依据是,有些儿童大脑中的概念系统有缺陷,但是却能够学会语法。

5.1.1 Williams氏综合症患者的语言发展

初期阶段,语言习得非常缓慢,但是掌握的词汇量与正常儿童具有造句能力所必需的大致相当后,语法开始发展。之后,语言的发展相对较快。其实,他们在词汇列表(word listing)和词汇联想测验中能够说出不常用的词汇(Bellugi et al.1991),但是却不能掌握介词微妙的语义和用法;词汇常用意义的发展基本正常(Maratsos and Matheny 1994)。

从语法发展来看,虽然偶尔会犯过度泛化的错误,但基本上说话比较流利,能够理解和使用正常儿童7-8岁所使用的被动句和条件句等句式结构。从语用来看,他们能够流利地看图讲述故事。虽不能画出自行车,但能够正确地讲出各个零部件的性质与功能,能流利地说明脑扫描像什么以及扫描仪的用途等(Bellugi et al.1991),甚至能像正常儿童一样学习阅读(Neville et al.1993)。虽然概念系统有缺陷,皮亚杰认知发展测验任务成绩不如中等儿童,但是其语言却相当成熟。

这些研究是否说明语言与认知的相对独立性呢?就目前已收集的证据而言,尚不能得出这种结论。Williams氏综合症患者不会使用句法上正确但无意义的句子。其词汇所表达的概念与正常人没有任何区别,造的句子既有意义,又可理解,可以恰当地叙述正常的事件、地点、情感和物体的特性,而且他们所表现出来的认知能力也不仅仅局限于词汇和语法所需要的基本方面。他们能够学习阅读,阅读能力肯定不是由基本的生物程序所决定的(Maratsos and Matheny 1994)。然而,令人不解的是,Williams氏综合症患者的皮亚杰认知发展测验成绩非常低。测验测试的是知觉变化条件下数量守衡的知识、类属与次类属关系知识、可递推理(transitive reasoning)以及其它认知技能。人们由此可能推断,Williams氏综合症患者能够在没有分析因果关系、数量守衡、分类关系等基本能力的条件下学习语言知识,从而表明语言与认知的独立性。但是,事实决非如此。

最近25年的认知发展研究表明,正常学前儿童虽不能通过皮亚杰具体运算测验,但上述各种认知能力却相当好(Flavell et al.1993)。因此,研究者认为,儿童不能通过皮亚杰的测验,主要是记忆或者注意力而非基本认知能力问题(Maratsos and Matheny 1994)。

学前儿童能够使用被动句和条件句两种句子类型。语言种类不同,被动句和条件句在语言中的总体使用频率差别比较大,儿童习得的年龄可能也产生比较大的差异。以英语为母语的儿童在3-4岁时尚不能自发地使用条件句,但如果父母或者主试使用了条件句,他们也能够理解并使用(Kuczaj and Daly 1979),这说明被动句和条件句不是更高级的语法形式。关键是语言环境中是否有丰富的刺激。

是否还有其它完全不同的语言中枢功能没有受到影响呢?Williams氏综合症患者的词汇量在达到典型的学前水平之后仍然在发展。但是,这可能是学前认知能力与丰富的经验交互作用的结果。如果所处的语言环境中非常用词汇出现频率比较高,学前儿童也能学会使用这些词。具体运算能力与语言能力之间虽然有一定程度的脱节,但是并不表明存在不受认知能力影响的语言能力。语言可能需要依赖或者协调许多学前的能力,受到损伤的是与具体运算有关的认知能力的发展。

5.1.2 Down氏综合症患者的语言发展

Down氏综合症患者的具体运算能力发展基本正常,但其语言发展却严重滞后。或许这并不能说明语言和认知的分离;或许他们的确缺乏基本的语言技能。

Down氏综合症患者语言的生成发展,到少年期个体差异非常大,平均句子长度(按照语素计算)最低2个语素,最多大约为6个语素,相当于正常儿童两岁半到5-6岁的水平(Maratsos and Matheny 1994)。发展较慢者通常有严重的发音缺陷(Miller 1992),从而对语言失去兴趣,与他人的交互反馈减少,进而降低了语言习得的速度。

但是,Down氏综合症患者的语言发展方式与正常儿童并无质的差异,都是按照大致相同的路径进行的,犯的语言错误也大致相同。至少年期,能够说出的复合句比例与类似句子长度的儿童大致相同(Maratsos and Matheny 1994)。语法方面比较大的差异是,句子达到一定长度后,他们倾向于用形态的词缀和功能词的省略形式。

Fowler(1990)的研究发现,语法发展速度缓慢,这表明作为一种功能,句法是与总的智力发展相分离的。的确,许多Down氏综合症患者语法表达能力似乎低于总的智力测验结果(Miller 1992)。但是,词汇和句法理解水平却基本与智力测验结果相一致。这种缺陷似乎局限于语言的生成,是由语言运用系统缺陷造成的,或者是语言生成的时值整合(temporal integration)问题造成的(Miller 1992)。总而言之,作出句法发展独立于人的认知能力的结论,证据仍然不足。

5.2其它方面的研究

如果获取语言需要特异结构的发展,需要一些语言领域特有操作的发展,那么就应该有认知功能正常而语言有障碍,或者语言正常而认知功能有障碍的儿童。言语过度(hyperlexia)是一种特殊现象。一般来说,智力缺陷会导致语言功能下降,但一些研究却发现某些智力迟钝的儿童语言能力非常好。据报告,这种情况已出现于脑积水(hydrocephalus)、Turner综合症、幼儿甲状腺机能亢进症(infantile hyperthyroidism)、Williams综合症和原因不明的智力迟钝症等(Stromswold[沈政等 1998])。词形变化(morphological paradigm formation)缺陷是概念系统与语言系统协调不良带来的语言障碍。据报道,有一个家庭,30位成员中16位有词法方面的问题。在有些情况下,他们能够正确地使用动词过去时和名词复数等词缀形式,也能够理解与词缀相关的概念,但是常常省略掉词尾。以不熟悉的词为测验材料进行的各种测验(包括理解测验)的结果表明,这一家庭的成员,充其量只能记住一些个别的例子,却不能根据例证得出形态变化的规律(Gopnik and Crago 1991)。这是一种将意义转换成形态的语言协调系统的缺陷。然而,上述研究对象认知能力缺陷的程度并不明确,所以不足以证明认知能力与语言能力分离。

综上所述,做出认知与语言分离的结论目前尚为时过早。首先,目前的研究仅仅局限于脑功能障碍者,研究结果是否符合正常人的情况还是未知数。其次,能否解决这一问题,取决于下述问题的解决:第一,用皮亚杰的方法所测验的认知能力,究竟在多大的程度上能真正反映儿童的认知水平?第二,人的认知到底是什么?第三,语言获得在多大的程度上依赖于认知能力?需要何种认知能力?第四,掌握语法与词汇的标准是什么?实验室使用极其有限的材料来测验被试,到底在多大程度上能反映被试的语言水平?目前的实验室研究方法的局限性比较大,问题的解决还要靠更先进的技术。

6.结语

本文集中于两个紧密相关的问题:语言功能的大脑定位与可塑性,以及语言功能与认知的关系问题。从生物学的角度来看,语言在大脑中的定位有固定的一面,又有灵活的一面。失语症和其它临床症状研究,没有找到独立存在的大脑语言机制的证据。然而,人类进化总是基于过去的发展,语言功能也可能作为一个实体完全独立出来。根据目前的研究结果,似乎可以得出下列结论:大脑的左半球和右半球以及左半球中的各个与语言有关的组织,构成一个言语生成和感知的复杂网络。某一种语言功能可能由大脑的某一组织来协调完成,但是其它组织也参与了工作。目前,最有前景的似乎是探寻协调语言功能的脑机制。就后一问题而言,我们反对语言或者其重要组成部分与认知独立的观点,但是我们并不否认存在某种特殊的机制或者成分,构成语言获得和使用的程序。技术的发展可能帮助我们找出细胞、亚细胞或突触水平上的微回路,从而更准确地发现与语言功能相对应的组织。

1.亦译“内蕴说”(《语言学百科词典》,上海辞书出版社)。但是,笔者以为译成先天派似乎更能表达其含义,因为这样翻译恰好与行为主义的理论形成鲜明的对照。

2.这可能是由于汉语语音的特性造成。众所周知,汉语的声调是语言的音段而非超音段特征,具有区别意义功能。

参考文献:

1 Ardila A.and Ostrosky-Solis,F.1987.Right hemisphere participation in language.In Ardila A.and Ostrosky-Solis F.,eds.,The Right Hemisphere:Neurology and Neuropsychology.53-80.New York:Gordon and Breach.

2 Bates,E.,et al.1991.Cross-linguistic research in aphasia:an overview.Brain Language 41:123-48.

3 Bellugi,U.et al.1991.Linguistic and spatial development:dissociations between cognitive domains.In N.A.Krasnegor et al.,eds.,Biological and Behavioral Determinants of Language Development.363-398.Hillsdale,NJ:Erlbaum.

4 Bishop,D.V.M.1983.Linguistic impairment after left hemidecortication for infantile hemiplegia?A re-appraisal.Q.J.Experimental Psychology 35A:199-207.

5 Blumstein,S.E.,et al.1977.Phonological factors in auditory comprehension in aphasia.Neuropsychologia 15:19-30.

6 Caplan,D.1987.Discrimination of normal and aphasic subjects on a test of syntactic comprehension.Neuropsychologia 25:173-184.

7 Damasio,H.and Damasio,A.R.1989.Lesion Analysis in Neuropsychology.London:Oxford University Press.

8 Danly,M.and Shapiro,B.1982.Speech prosody in Broca's aphasia.Brain Language 16:171-190.

9 Dennis,M.1980.Capacity and strategy for syntactic comprehension after left or right hemidecortication.Brain Language 10:287-317.

10 Dennis,M.and Whitaker,H.1976.Language acquisition following hemidecortication:linguistic superiority of the left over the right hemisphere.Brain Language 3:403-33.

11 Flavell,J.H.,et al.1993.Cognitive Development.Englewood Cliffs,NJ:Prentice-Hall.

12 Fodor,J.1983.Modularity of Mind.Cambridge,MA:MIT Press.

13 Fowler,A.E.1990.Language abilities in children with Down syndrome.In D.Cicchetti and M.Beeghly.eds.,Children with Down Syndrome:A Developmental Perspective.302-28.New York:Cambridge University Press.

14 Frazier,L.1990.Exploring the architecture of the language-processing system.In G.T.M.Altman,ed.,Cognitive Models of Speech Processing:Psycholinguistic and Computational Perspectives.409-433.Cambridge,Mass.:MIT Press Bradford Books.

15 Gardner H.1983.Frames of Mind:The Theory of Multiple Intelligences.New York:Basic Books.

16 Gopnik,M.and Crago,M.1991.Familial aggregation of a developmental language disorder.Cognition 39:1-50.

17 Hecaen,H.et al.1984.The effects of cortical lesions in children:Language and visual functions.In C.R.Almi and S.Finger,eds.,Early Brain Damage.Vol.I:Research Orientations and Clinical Observations.277-98.New York:Academic.

18 Heeschen,C.1985.Agrammatism versus paragrammatism:a fictitious opposition.In M.Kean,ed.,Agrammatism.207-48.New York:Academic.

19 Kimura,D.1992.Sex differences in the brain.Scientific American 135:119-25.

20 Kolb,B.and Whislaw,I.1990.Fundamentals of Human Neuropsychology.New York:Freeman.

21 Kuczaj,S.A.and Daly,J.1979.The development of hypothetical reference in the speech of young children.Journal of Child Language 6:573-79.

22 Lenneberg,E.1967.Biological Foundations of Language.New York:Wiley.

23 Linebarger,M.C.1990.Neuropsychology of sentence parsing.In A.Caramazza,ed., Cognitive Neuropsychology And Neurolinguistics:Advances in Models of Cognitive Function and Impairment.55-122.Hillsdale,N.J.:Erlbaum.

24 Linebarger,M.C.,et al.1983.Sensitivity to grammatical structure in so-called agrammatic aphasics.Cognition 13:361-92.

25 Maratsos,M.1992.How the acquisition of nouns may be different from that of verbs.In N.Krasnegor,D.Rumbaugh and R.Schiefelbusch,eds.,Biological and Behavioral Determinants of Language Development.67-88.Hillsdale,NJ:Erlbaum.

26 Mesulan,M.M.1990.Large-scale neurocognitive networks and distributed processing for attention,language,and memory.Annals of Neurology 28(5):597-613.

27 Maratsos,M.and Matheny,L.1994.Language specificity and elasticity:brain and clinical syndromes studies.Annual Review of Psychology 45:487-516.

28 Metter,E.G.et al.1988.Subcortical structures in aphasia:An analysis based on(F-18)-fluorodoxyglucose positron emission tomography,and computed tomography.Archives of Neurology 45:1229-1234.

29 Miller,J.1992.Development of speech and language in children with Down syndrome.In I.Lott and E.McCoy,eds.,Down Syndrome:Advances in Medical Care.23-41.New York:Wiley.

30 Miller,J.L.and Eimas,P.D.1995.Speech perception:from signal to word.Annual Review of Psychology 46:467-92.

31 Naeser,M.A.and S.W.-C.Chan.1980.Case study of a Chinese aphasic with the Boston Diagnostic Aphasia Examination.Neuropsychologia 18:389-410.

32 Neville,H.,et al.1993.Effects of altered auditory sensitivity and age of language acquisition on the development of language-relevant systems:preliminary studies of Williams syndrome.In S.Broman,ed.,Cognitive Deficits in Developmental Disorders:Implications for Brain Function.Hillsdale,NJ:Erlbaum.

33 Packard,J.1986.Tone production deficit in non-fluent Chinese speech.Brain Language 29:212-223.

34 Poizner,H.,et al.1987.What the Hands Reveal About the Brain.Cambridge,MA:MIT Press.

35 Pugh,E.R.,et al.1996.Cerebral organization of component in reading.Brain 119:1221-1238.

36 Russel,W.R.and Espir,M.L.E.1961.Traumatic Aphasia.London:Oxford University Press.

37 Smith,A.1984.Early and long-term recovery from brain damage in children and adults:evolution of concepts of localization,plasticity,and recovery.In C.R.Almi and S.Finger.,eds.,Early Brain Damage.Vol.l:Research Orientations and Clinical Observations.New York:Academic.

38 Stein,D.G.1988.In pursuit of new strategies for understanding recovery from brain damage:problems and perspectives.In T.Boll and B.Bryant,eds.,Clinical Neuropsychology and Brain Function:Research Measurement and Practice.Washington,DC:American Psychology Association.

39 Stiles,J.and Thal.D.1992.Linguistic and spatial cognitive development following brain injury:patterns of deficit and recovery.In M.Johnson,ed.,Brain Development and Cognition:A Reader.77-98.Oxford:Blackwell.

40 Tzeng,O.J.,Hung,D.L.,Cotton,B.et al.1979.Visual lateralization effect in reading Chinese character.Nature 282:499-501.

41 Vanier,M.and Caplan,D.1990.CT scan correlates of agrammatism.In L.Menn and L.Obler,eds.,Agrammatic Aphasia.97-114.Amsterdam:Benjamins.

42 Vygotsky,L.S(维果斯基).1961.Thought and Language.中译本:李维译,《思维与语言》1997,杭州:浙江教育出版社。

43 安子介,1992,我对汉字发展的看法。见安子介、郭可教编,《汉字科学的新发展》香港:香港瑞福有限公司,1-30。

44 Blumstein,S.E.1998.《关于语言声音结构的神经生理学》。中译文载M.S.Gazzaniga主编,沈政等译,《认知神经科学》上海:上海教育出版社,600-615。

45 Caplan,D.1998.《句法加工的认知神经基础》。中译文载M.S.Gazzaniga主编,沈政等译,《认知神经科学》上海:上海教育出版社,555-565。

46 高定国、郭可教,1993,对汉字认知与大脑两半球关系研究的一些回顾。《心理科学》第16卷第6期,363-68页。

47 郭可教、高定国、高尚仁,1992,书法负荷对儿童大脑激活效应的实验研究。《心理学报》第24卷第4期,408-414。

48 郭可教、杨奇志,1995,汉字认知的“复脑效应”的研究。《心理学报》第27卷第1期,78-83。

49 何金彩、章锦湘、王小同,1994,大脑半球损害病人的汉字抄写研究。《心理学报》第26卷第3期,305-311。

50 罗清旭、水仁德,1987,范畴异同判断中大脑两半球功能不对称性的实验研究。《心理学报》第19卷第4期,375-380。

51 Mehler,J.and Christophe,A.1998.《成熟和人生第一年的语言学习》。中译文载M.S.Gazzaniga主编,沈政等译,《认知神经科学》上海:上海教育出版社,628-641。

52 Piaget,J(皮亚杰).1972.The Principles of Genetic Epistemology.中译本:王宪钿等译,《发生认识论原理》1995,北京:商务印书馆。

53 王德春等,1997,《神经语言学》上海:上海外语教育出版社。

54 王乃怡,1991,词义与大脑机能一侧化。《心理学报》第23卷第3期,258-262。

55 王乃怡、林涵瑾,1989,聋人手势语用手的非对称性。《心理学报》第21卷第4期,384-388。

56 Stromswold,K.1998.《语言获取的认知和神经基础》。中译文载M.S.Gazzaniga主编,沈政等译,《认知神经科学》上海:上海教育出版社。

57 杨仲乐等,1992,汉语词义联想中大脑两半球联合区的脑磁图变化。见匡培梓、张嘉棠编,《中国语文-认知科学第五届国际研讨会论文选编》北京:科学出版社,199-203。

58 尹文刚,1984,速示条件下辨认汉字与无意义图形的实验研究《心理学报》第16卷第3期,282-288。

59 张武田,1988,汉语词音或字形匹配条件下大脑半球的功能优势。《心理学杂志》第3卷第1期,11-14。

60 张武田、冯玲1998,汉字属性匹配与大脑两半球协同活动。《心理学报》第30卷第2期,129-135。

61 张武田、彭瑞祥,1984,大脑机能一侧化和表意文字符号的认读。《心理学报》第16卷第3期,275-281。