【研究背景】        

在语言学和认知神经科学领域，研究者们一直关注着第二语言学习如何塑造和改变大脑的神经结构和功能。特别是，第二语言学习对个体语义网络的发展产生了怎样的影响，以及这种影响是如何体现在书面和口语表达中的。以往的研究主要集中在第一语言（L1）和第二语言（L2）在大脑中的相互关系，尤其是它们在单一语言模态（如书写或口语）中的关系。然而，关于L2熟练度如何影响两种模态的研究较少，因此，本研究旨在通过分析西班牙语-英语双语者在经过三个月英语训练后的阅读和言语理解功能网络变化来探讨该问题。  

【研究方法】  

1.被试  

本研究首先从OpenNEURO数据库获取了西班牙语和英语双语者的行为和fMRI数据。这些数据来自于Gurunandan的研究（2020年），涉及24名右利手的西班牙语青少年（16名女性，年龄在16-17岁）。所有参与者都提供了书面知情同意，并允许他们的数据用于研究目的。一名参与者（女性，17岁）的行为反应未被记录，因此不能包括在行为分析中。五名参与者（三名女性和两名男性，年龄在16-17岁）因在fMRI扫描期间头部运动过度而被排除。  

被选中的参与者参加了为期三个月的英语浸入式训练活动。在这个活动中，他们每周额外接受5小时的高中英语教学。此外，他们还参加了一个为期一周的浸入式旅行，到一个要求他们在整个逗留期间只能用英语交流的国家。所有被试视力正常或视力矫正到正常水平，听力正常，并报告没有神经或精神障碍的病史。  

2.实验过程  

一组西班牙-英语双语者在一个为期三个月的L2培训项目之前和之后完成了一个语义生命判断(有生命/无生命)任务。参与者要在fMRI扫描下完成这项任务。该任务包括八个阶段，每个阶段有48个刺激，以视觉和听觉形式呈现。视觉刺激呈现为五到八个字母的单词，具体包括可以想象的名词(例如，房子，狗，桌子)，96件物品中有一半是有生命物体，另一半是无生命物体。在实验中，先呈现20秒的注视点，再呈现视觉或者听觉刺激，每个刺激呈现2秒，刺激结束后被试需按键判断所呈现的刺激是有生命的还是无生命的。西班牙语或英语刺激材料在参与者之间是平衡的，以避免潜在的语言转换效应。  

【实验结果】  

行为结果表明，二语训练是有效的，而且当单词以书面形式呈现时，训练效果比以听觉形式呈现时更明显，尤其是对于英语单词。事后简单效应测试显示，训练后英语单词的准确性(M = 0.67，SD = 0.06)显著高于训练前(M = 0.64，SD = 0.06)[ t (22) = -2.30，p = .031，Cohen’s d = 0.479]。然而，两个学习阶段的西班牙语单词的准确性没有差异(训练前: M = 0.94，SD = 0.07; 训练后: M = 0.92，SD = 0.09)[ t (22) = 0.84，p = .410，Cohen’s d = 0.175]。语言-模态的交互作用也是显著的[ F (1,22) = 7.27，p = .013，η2 = 0.248]。简单效应测试显示，英语单词的准确性在书面形式(M = 0.69，SD = 0.06)明显高于口语形式(M = 0.61，SD = 0.05)[ t (22) = 10.71，p < .001，Cohen’s d = 2.234] ，但西班牙语单词的准确性在两种形式之间没有差异(书面形式: M = 0.94，SD = 0.08; 口头形式: M = 0.92，SD = 0.07)[ t (22) = 1.32，p = .201，Cohen’s d = 0.275]（见图1）。  

图1 训练前和训练后 L1和 L2语言命名的准确性。 L1 = 母语; L2 = 第二语言  

fMRI结果表明，训练后，在L2口语和书面语词汇加工过程中激活的大脑区域与在L1词汇加工过程中激活的大脑区域存在差异。在训练前后，L1和L2的书面和口语词汇之间的直接比较也证实了类似的结果(见图2图3)。具体来说，L1书面语引起双侧梭状回和右侧枕叶皮层的激活。在训练前，L2的书面语在双侧舌回梭状回和右侧枕叶皮层显著激活，而训练后，仅在双侧梭状回中观察到激活。  

图2  L1和训练前后L2书面和口语词汇的脑激活。所有激活阈值均为 Z > 2.6(全脑校正)  

图3  训练前后 L1和 L2的书面和口语模式之间的差异性脑激活。所有的激活阈值为 Z > 2.6(全脑校正)  

功能连接分析显示，书面和口头文字的加工与不同的神经网络有关。书面语比口语在双侧颞上回(延伸到枕极)激活更多，而口语比书面语在双侧颞上回(延伸到缘上回)激活更多（见图4A）。这些发现得到了我们的 ROI 分析的支持，这表明当处理书面语时，双侧梭状回更加活跃；当处理口语时，双侧颞上回更加活跃(见图4C及4D)。这些结果表明，书面语和口语的加工与不同的神经网络有关。   

图4  连接分析和感兴趣区域(ROI)分析的脑图  

PPI分析结果显示，随着L2水平的提高，涉及L2口语和书面语加工的网络与训练前的L2相同。具体来说，在训练前的L2书面语处理过程中，左侧梭状回种子点与左侧缘上回[ t (18) = 2.11，p < .05，Cohen 的 d = 0.483]以及右侧颞中回[ t (18) = 1.93，p < .05，Cohen 的 d = 0.443]显示出显著的功能连接。在训练后的 L2书面语处理过程中，其功能连接仅限于左侧楔前叶皮层[ t (18) = 1.91，p < .05，Cohen’s d = 0.438]。在 L1口语文字处理过程中，左上颞回仅与右上颞回呈现功能连接[ t (18) = 3.38，p < .005，Cohen’s d = 0.776]。在训练前的 L2语言文字处理过程中，它也显示与右侧颞上回的功能连接[ t (18) = 4.29，p < .001，Cohen’s d = 0.985]。然而，在训练后的二语口语词汇处理过程中，没有观察到与其他大脑区域的连接(见图5)  

图5  心理生理相互作用分析的脑图(PPI)  

【研究结论】    

本研究通过分析数据探究了在L2训练后口语和书面语的神经网络是否发生了变化，变得与L1训练后的神经网络更相似或更不同。我们观察到，随着二语水平的提高，母语的书面和口语网络并没有被习得。为了进一步了解二语学习者阅读网络的发展，未来的研究可以考虑延长培训时间，提高学习质量，并纳入额外的评估措施，如语法和词汇水平，以更全面地评估二语能力。这将有助于更好地研究二语学习和神经网络变化之间的关系。  

【文献信息】  

原文：Effects of short-term second language learning on the development of individual semantic networks in written and spoken language  

作者：Jie Dong, Wenjia Zhang, Aqian Li, Yujun Lee, Hao Cai, Wenjing Jiang, Hao Yan  

期刊：Neuroscience Letters  

发表时间：2024.01  

DOI：10.1016/J.NEULET.2023.137558