背景

已有研究表明，双语者依赖第一语言(L1)加工第二语言(L2)。然而，大脑如何加工第二语言特异性语法信息仍是一个悬而未决的问题。当前，学界主要有三个神经语言学理论阐释双语者第二语言习得的年龄效应，分别是知觉运动/突生进化模型(the Sensorimotor/Emergentist  Model)，融合假说 (the Convergent Hypothesis) ，以及陈述性/程序性假说 (the Declarative/Procedural Model)。三个理论在解释双语者第二语言加工的神经机制方面仍然存在巨大争议，而解决这一争议的关键问题就集中在晚期双语者加工第二语言特异性信息的脑活动上。由于字母语言文字间的相似性特点，在第二语言加工中很难完全剥离第一语言的影响，导致这一核心科学问题仍缺乏神经影像证据进行探讨。汉语和英语两种语言差异显著，为研究这一争议问题提供了可能。

1. 方法

本成果是实证研究，主要采用的技术手段是功能磁共振成像技术(fMRI)。该技术具有非侵入、无创伤及空间分辨率高等特点，能在活体条件下从形态和功能两方面直观地对人脑高级皮质活动进行研究。是目前应用最为广泛的脑成像手段。

2. fMRI数据获取

实验由北京天坛医院装备的西门子3.0T 核磁共振仪(Siemens Trio 3T MRI Scanner)完成。本实验使用一个常规的脑部线圈固定被试头部以防止被试头动过大。 事先使用3D MRI脉冲序列获取获取横轴面T1加权解剖图像(TR= 2700 ms, TE =2.19ms, 矩阵=256*256, 间隔成像野FOV=256 毫米*256 毫米, 翻转角=70o, 层 度 =1毫米)，然后采用单次激发梯度回波EPI序列(TR=2000 毫秒,TE=30 毫秒, 翻转角=75o)获得在T1加权图像相同层面上进行的BOLD功能磁共振扫描以获取 T2*功能加权像。

3. 行为学和fMRI数据结果

图1. 四种类型单词的识别反应时和正确率

我们对被试的反应时和错误率进行了重复测量的2×4方差分析。启动效应分析结果如(图1)所示。进一步分析可以看出，规则动词的过去时态形式对其词根的识别有显著的启动效应[t(14)=2.27,p<.05;MD=34.97ms,SD=59.70ms]。而语义相同的不规则变化动词过去式对其动词原形的识别则没有表现出任何启动效应[t(14)= .139, p= .89; MD= 2.01, SD= 55.76]。被试在识别不规则动词过去式词对时的错误率最高(Mean= 4.01%,SD=5.16%)。可分解单词对嵌套词的语义抑制效应与语义一致条件下较高的错误率证明了正字法复杂词在识别中也是可被分解的。

图2. 规则动词过去式、不规则动词过去式、和可分解动词彼此间激活差异比

将规则动词过去式，不规则动词过去式，以及控制条件进行两两比较后，发现传统语言相关脑区有较大范围的激活(图2)。规则变化动词和作为基线的控制组比较结果显示，外侧裂周区和皮层下区域(the perisylvian and the subcotical areas)都有激活。显著激活的区域集中在双侧额下回的岛盖部分(the pars opercularis, Brodmann 44)以及左侧额下回的三角部(the left posterior triangularis, Brodmann 45)。不规则动词和基线条件的比较结果没有发现任何显著激活差异。

图 3. 感兴趣脑区信号变化幅度差异分析

规则变化动词过去式和不规则变化动词过去式两个条件的对比也产生了大量的语言激活区，主要集中在左侧额下回，颞叶，脑干，和皮层下等区域(图3)。进一步对感兴趣区信号强度变化幅度开展的方差分析结果表明，仅有三个感兴趣区域的信号变化强度显示出变化差异。这些结果表明了晚期双语者加工规则屈折词时，会激活处理句法、形态分解、语音分析时的特异性脑区。

图4. 规则动词和可分解动词分别与不规则动词和基线条件比较结果

为确定产生抑制效应的神经通路，排除规则动词过去式和不规则动词过去式的差异仅仅依靠规则动词过去式和原形在字形方面简单重复的假设，我们将可分解单词与动词原形形式、规则屈折词、不规则曲折词进行了对比，如预测所示，可分解动词与控制组没有显著差异，可分解动词与不规则动词的加工过程对比结 果显示仅仅有少数几个区域显著激活，其中包括额下回眶部(Brodmann 47，p <.05 FDRcorrected)。

4. 结论

本研究发现晚期高水平汉英双语者采用与英语本族语者相同的方式，通过程序性和陈述性记忆系统分别实现英语语法信息和语义信息的加工。本研究支持 Ullman的陈述性/程序性假说。我们认为，晚期双语者并不依赖第一语言神经基础加工第二语言的语法特征。事实上，即使学习者超过了语言习得关键期后接触语言，依然会利用专属的神经机制加工语言特异性信息。据我们所知，本研究是第一个利用fMRI技术验证二语加工D/P模式的研究。此外，我们还讨论了关于语言表征和认知控制的相互作用问题。通过发现高水平晚期双语者仍采用认知控制系统加工二语语法信息，我们证实了二语加工中认知控制过程的必要性。我们的发现支持了S/E模型，不支持融合假说。

附

本研究获得2019年度陕西高校人文社会科学研究优秀成果奖二等奖。

作者：燕浩等。