对语言神经机制的新认识，本文主要内容关键词为：神经论文,机制论文,语言论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
语言是人类表达各种心智活动的手段，因此对语言神经机制本身的研究一直是科学家们关注的重大课题之一。目前虽然已有大量有关语言神经功能定位方面的研究成果，但对正常人的语言神经功能研究还相当薄弱。对语言功能实现的神经机制的完整了解依然十分贫乏。最近十年，随着无损脑功能成像技术的迅速发展，研究人员正在弥补这方面的不足，获得了大量重要的新线索，这对于阐明语言神经机制显然具有十分重要的意义，为解决语言神经机制这一难题提供了新的契机。本文正是在这种新背景下，重新审视已有传统语言神经机制认识观点，特别是传统的先天语言功能定位理论，提出一种后天动态分布式竞争导致功能定位的观点，以期能够获得对语言神经机制的解释。
1 语言功能定位研究的回顾
对语言功能定位的认识肇始于1861年法国外科大夫P.P.Broca对失语症病人的研究，发现了大脑中运动语言中枢的Broca区，该区的损伤会导致言语能力丧失性失语症[1]。随后在1874年，德国神经学家C.Wernicke作了进一步深入的研究[2]，发现了语言理解中枢的Wernicke区，并在此基础上提出了语言包含有分离的运动程序和感知程序，这些程序分别由不同的脑区所控制。因而强调指出，一种行为的不同成分是由脑的不同部位处理的，即大脑是由一种分布式加工方式进行的。在Broca和Wernicke关于失语症研究的基础上，德国神经学家K.Brodmann从解剖学方面对大脑功能定位作了进一步推进，将大脑皮层分为52个功能相异的区域，形成了所谓的Brodmann分区法[3]。二十世纪30年代以后，大量的研究表明，按细胞的类型、分层、输入输出连接特性以及生理学特性，可以清晰地界定不同的脑区，比Brodmann分区法更为精细。
业已清楚[4]，就语言活动的各个方面而言，都是由各个不同脑区大量神经细胞及其网络参与完成的。一般与语言活动有关的脑区主要包括Broca区、顶叶运动区和运动前区、前额区、听觉区、顶叶联合区、Wernicke区、视觉区、视听联合区等。
Broca区（BA44/45，这里BA为Brodmann Area的缩写）为运动语言中枢；顶叶运动区(BA4)和运动前区(BA6)涉及所有的语言运动器官组织，包括口、唇、舌及手等发音和书写运动器官组织；前额区(BA9,10,11,46,47)是大脑高级心理功能综合区，与语言思维有关，并与运动前区相关连（又涉及BA24,33）；顶叶联合区(BA39,40)主要是汇集了顶叶、颞叶和枕叶的神经束，因此是躯体的、视觉的和听觉的信号综合区；颞叶中初级听觉区(BA41)和听觉联合区(BA22)主要接收听觉刺激并进行语言高级信息处理；Wernicke区则是语言理解中枢；视听联合区(BA37)涉及视觉语言处理和唇读活动；最后枕叶中的初级视觉区(BA17)和视觉联合区(BA18,19)涉及阅读活动等。
以上涉及语言活动的脑区均位于同侧，一般是左半球（只有大约三分之一的左利手人，语言中枢各区是位于右半球）。这也是近50年来对裂脑人研究的成果之一[5]。一般而言，语言活动大多数发生在左脑，但隐喻以及声调、表情、体态等非语言性内容意义则发生在右脑（对于语言中枢位于右脑的左利手人则恰好相反）[6]。至于什么原因会导致语言功能单侧化以及语言脑功能定位何以形成的，目前还尚无定论，这也是本文试图讨论的一个问题。
2 脑功能成像技术提供的新线索
语言脑功能定位所取得的成就主要是源于对失语症、裂脑人和意识障碍的外科手术和临床观察之上，因此在脑系统水平上的语言机制研究受到很大限制。这是因为失语症等病人除了语言功能障碍外，往往还伴随有智力或注意方面的症状，这使得语言功能对应性皮层定位分析变得不那么有效。因此对正常人语言神经机制的了解的需要就显得特别迫切。最近十年，随着fMRI（功能磁共振成像）、PEI（正电子发射断层扫描）和MEG（脑磁图）等无创伤脑功能成像技术相继进入临床应用，我们不仅可以对语言功能障碍的病人进行研究观察[7-11]，而且对于正常人语言神经机制也同样可以进行观察研究，这样无疑大大拓宽了我们的研究范围并能给出大量新的科学事实。
首先，对言语产生的大量脑功能成像表明[12-24]，其神经活动涉及广大范围的皮层区域，不同的言语活动往往涉及不同的皮层部位，通常包括小脑、运动前区、Broca区、运动区和视觉区等；而遣词造句的脑加工主要定位于Sylivian裂；还有研究[25-26]观察到Broca区和左前额区在回忆言说时被激活，因此更高级的语言加工与此有关。另外语言加工似乎与Perisylianc区有关，而句法加工则与broca区关系更加密切[27]。这明显与传统的语言产生功能定位于Broca区有较大出入。另外，脑功能成像研究也表明[28-29]，Broca区并非纯为言语产生时所激活，在语言理解中也伴随有Broca区的激活现象。
在语音感知的PET和MEG实验中发现[30-37]，噪音只引起初级听觉区激活，而对于语音则还激活其周边的听觉联合区。这说明大脑是通过不同功能区的激活来区分语音与噪音的。有趣的是，对于无意义语音，两侧的听觉联合均起重要作用。对于音节单位的语音流，对应的激活区与单独呈现单个辅音和元音有所不同；而当构成单词时，其感知对应的激活区包括听觉联合区、角回、Broca区和前额叶区，明显是左半球起主导作用。
对于语言感知理解中枢Wernicke区的脑功能成像研究表明[38-39]，Wernicke区虽然被认为是脑中词典所在地，它赋予词以意义。但是Wernicke区的具体定位尚不能确认。不同条件的功能成像有较大差异。比如Howard等人的研究表明听觉语言中枢似乎位于左半球颞叶听觉联合区的中部[38]，而Demonet则定位于听觉联合区更广泛的上部[39]；视觉语言中枢则位于视听联合区中部，而Law等人的研究则表明[40]，视觉语言中枢位于视听联合区的上部。实际“词典”定位研究表明，对于失语症病人的研究揭示，表达不同种类事物的词往往涉及大脑不同解剖位置；而对于正常人的研究表明，感知事物、辨别事物、用词表达等活动都是相互关联的。因此“词典”并不是固定于颞叶一个部位，而是分布在大脑所有皮层中的[41-42]。总之，语言感知活动分布在从高级颞回到左半球角回相当广大的区域，难以局限于特定的部位。
在语言感知大脑对侧化中的研究表明[43-44]，与视觉系统类似，左右耳对声音感知在大脑初级听觉区的反应基本上是对侧性的并带有神经束的交叉。在更高的联合听觉区，尽管对单侧耳刺激，双侧脑区均有反应；但是反应的程度明显也是有对侧化倾向。就语言感知而言，MEG和PET的研究结果表明，大脑功能的侧化是对应于已知语言还是未已知语言的：右耳—左听觉区大脑系统对于已获取词语产生更好的效果；而左耳—右听觉区—运动前区系统对于未知词语的接受工作([4],P47)。
对无意义语句和“逆读言语”的刺激研究表明[45]，每个半球选择性地因其子区的激活而激活，这些子区包括小脑和运动前区，其依赖于语言的特性和言语学习的加工。这样，语言理解似乎由围绕初级听觉区更宽泛的皮层区及小脑和运动前区所获得的，而不仅仅是由Wernicke区所独占。这样的情况也存在于言语产生的活动之中[46]，也就是说，小脑和运动前区参与理解和产生这两种语言功能的活动中。
Creutzfeldt等人[47]记录清醒病人高级颞回神经活动，发现在听自己声音时神经发放图式与在听外部话语声音时的不同。而PET研究发现[48-49]，在言语产生时尽管初级听觉区有明显激活，但听觉联合区却没有活动。这说明口语并不是具有不断理解本身语词反馈功能的加工过程，而是直接给出以前存入的一系列语词。这一过程也有小脑和运动前区的参与。但当讲话被打扰时，听觉联合区有明显活动，因而在言语产生时意义理解是与自然说话过程的干扰有关。在此情况中，运动前区活动消失，语言识别似乎是交替开关，其是否激活依赖于信息输入的特性。另外，耳蜗人工植入的皮层活动研究表明[50-52]，其脑功能成像与正常人相当一致。这说明，言语识别主要是位于一般听觉区，特别是听觉联合区的，而与声音传送途径关系不大。这也说明，大脑中预成的神经网络结构是起关键作用的，这些网络一旦在婴儿期形成，就长期保持相对稳定并具有能力来应付各种输入模式的处理。
脑功能成像研究还表明[53-56]，Broca区在无声阅读时激活、Wernicke区对聆听自己声音时不被激活等事实说明，不同脑功能区之间存在着普遍的相互作用，因此要精确对语言功能进行确切定位也是十分困难的。另外，在大声阅读视觉呈现的句子中，听觉联合区的活动下降而视觉联合区的活动增强。这说明语音识别和视觉识别也有相互作用。还有，当我们深思时往往听不到别人的谈话，说明思维对言语产生所起的中介作用以及对听觉联合区（理解语言）所起的抑制作用。
总之，虽然Broca区和Wernicke区分别在语言的言说和理解方面各自起着主导作用，但是脑功能成像研究表明，实际情况比这复杂得多，不但各个功能实现会涉及更广泛的区域，而且这些不同功能区之间也存在着广泛的相互作用。也就是说，在语言活动中（产生和识别），视觉区和听觉区既互利又相互制约；而听觉联合区、小脑和运动前区的相互作用说明，这些功能区的互补性和相互作用性是依赖于具体的语言任务条件的，表现形式则有协作、转接、抑制和并行处理等各种组合方式，以达到和谐地完成各种语言任务的目的。
3 一种语言功能区动态分布式竞争的解释理论
尽管早期曾有过与功能定位相左的一种集合场理论(Aggregate field)[57]，认为精神性功能在大脑皮层上并没有各自独立的代表区，而是均衡地分布其上；但长期占据绝对统治地位的依然是脑功能定位思想，这在对语言神经活动的认识中尤为突出。不过，正像我们已经看到的那样，最近十年来有关语言脑功能成像研究的结果表明，脑功能定位也并非是绝对一成不变的，功能区的界限也并不是明确固定的，不但因人因时会有差别，而且功能区之间也存在着广泛的相互作用，甚至还有功能交替现象发生。
确实，在传统失语症或裂脑人的研究中，语言障碍与皮层区之间存在一定的关系。但大脑语言功能的实现不会这么简单，特别是其动态功能实现可能要比这种静态解剖的功能对应性要复杂。我们认为语言脑功能区的形成完全是长期语言环境中适应性争夺的结果，并由于经济原则所起的支配作用而以功能分布式搭配形式来最有效地满足语言加工的需要。
实际上脑叶或脑区的功能似乎首先由输入、输出的神经投射相关联，然后才是由各区之间的联络纤维以及跨半球叶区之间的连合纤维相关联。因此，任何叶区的功能划分都不会是绝对明确的，确切的功能性叶区边界也是不存在的；并因人而异的。可以设想，对于特定成熟大脑的脑区功能定位分布，实际上完全应看作是长期神经活动彼此消长相互作用的结果，是整体神经活动中各输入激活刺激源相互作用、竞争的产物。只有这样，才不仅可以解释脑损伤所出现的各种现象，而且也可以说明先天功能障碍的病人大脑皮层功能后天各功能区位置和分布的动态现象。
例如，因为右手与左脑神经纤维相关联，左脑一般又是与语言能力相关联，所以这样的事实说明，语言能力的形成及脑区定位，确实与运动有关，特别是与练习书写运动有关。根据大脑分区功能特化的特点，人的各种能力的形成及其在大脑皮层中的定位，不仅与大脑神经联接布局有关，也与后天训练使用时对大脑各区位的“争夺”有关。视觉区最易接受到来自视觉刺激的影响，但如果从出生时就剥夺视觉刺激，则视觉区的视觉功能就不会形成，其神经元群甚至会被其它功能活动所“争夺”，参与到其它神经功能的活动中去。
同样，对于语言能力，相关的各区都有潜在发展出语言能力的可能，而语言能力又是一种综合能力，正像我们已经看到的那样，与手的运动（书写）、发音、听觉、阅读等都有关系，所以“争夺”脑区的现象和结果必然更为复杂（语言中枢的多极化也就成为必然结果）。比如右利手、左利手对于语言功能的定位就起了很大的作用。因此，语言能力必定是一种更为综合的能力，不但左右半球都有参与，而且大脑皮层的各个功能区也都会有或紧或松的联系，它是多区域共同合作的协调的结果，而不能只归结为某单个固定区域功能性的结果。
甚至左、右脑在语言分工方面的单侧化，也是作为左、右脑竞争过程的结果而逐渐发展起来的[58]。由于书写习惯左、右手选择差异以及左脑对言语声音反映的倾向性，才导致了大多数人的左脑语言优势([59],79-80)。有时，往往只需要非常微小的与生俱来的差异，由于非线性系统对初始条件的敏感性[60]，随着岁月的流逝，这种优势便不断地加强起来。
那么，语言脑功能区形成的这种分布式竞争机制的原则又是什么呢？考虑到所有与语言有关的刺激源（主要是左、右耳、左、右眼、左、右手以及口、舌、唇等）等大脑神经系统的传导而言普遍存在着对侧优势而同侧劣势（但不是没有）的事实，我们认为这种竞争机制的原则主要体现在如下规律之上的。
a.接近律：各部位或单元的功能表达首先受到就近原则的支配，也即其所体现的功能区主要受到最近刺激源功能类型的影响。
b.联合律：其次，如果某部位受到多源同类刺激影响，则易形成该类联合性功能，这便是功能区形成的联合律。
C.复合律：再有，如果某部位受到多源不同类刺激影响，则视各刺激经常表现出同步还是异步的不同，分别可形成复合性功能或交替性功能表现。这一原则称为（同步和异步）复合律。
d.颉颃律：在任何尺度上，相邻部位均（通过神经回路）普遍受相互激励或抑制的颉颃原则所支配。
e.分布律：整个脑功能表达的整体分布总是受到经济原则所支配，并以最节效的分布方式（避免无谓重复）尽可能多地表征外部刺激源丰富的变化组合。
f.适应律：任何部位的功能表达将随相容功能实现的增多而不断强化（包括神经物质上的可塑性变化），但又随不相容功能实现的增多而分化。
g.补偿律：一旦某个功能表达丧失，系统总会尽可能按以上诸律原则来加以补偿，重新动态形成替代部位，以应付原有的功能表达。
这些规律说明，为什么儿童只有经过运动—感知期之后才能进入语言习得期（然后是更高级心智能力的获得，其中包括言语意识的获得）的原因[61]。另一方面，这些规律还说明为什么脑区中越接近刺激源的脑区功能越单一固定，如各初级感觉区等；而越处于多源交汇处的脑区功能越复杂、灵活、多变，如各联合区及broca区和Wernicke区等；直到前额区的完全脱离具体的功能对应性而具有自由创造想象活动的能力。
总之，人脑内庞大无比的神经网络的任何一部分的功能都不是固定的，它们均相互依赖于其他部分的功能。并且他们的关系的全面和谐发展决定了整个网络的功能分布。
4 关于言语意识形成机制的解释
由于语言功能单侧优势的结果，意识也可以分为言语意识和非言语意识两个类别[62]。能够用话语表达其神经活动的那种意识便是言语意识，否则就是非言语意识。对于左脑语言优势的个体，通常左脑半球的思维活动是可以用话语表达的，因此可言说的必定是可意识的；但反之不然，可意识的未必一定是可言说的。同样的个体，在非言语优势的右脑思维活动中，就存在着非话语可以表达的思维序列。右脑中的表象，只有通过左脑的言语转换才能被表述并言语地意识到。有时我们可以感受意识到右脑的思维过程，但却无法用言语来表述，这就是所谓不可言说、不可名状等状态。
对于言语意识，根据我们的观点[63]，也必定是一种伴随性的神经活动。由于语言中介作用，这种伴随性的神经活动也就是一种分布式竞争的结果。是在语言感知和产生等有意识神经活动的同时，引发了相对应的回响回路神经活动的结果，是对语言感知和产生等认识活动的一种回响反映，代表着一种即时记忆的回响效应。而对于语言活动，这种回响回路的规模必定会达到唤醒意识程度。
首先，对于语言神经活动而言，其所基于神经功能区（包括视觉语言区、听觉语言区、运动语言区和联合语言区）基本上位于边缘系统的上行区域，而因为“可言语的”必定是“可意识的”，所以对语言活动的意识可能就是一种伴随性的神经活动。这一结论可以有力地说明意识是在感知和认知等有意识神经活动的同时所引发神经活动这一观点。
其次，在心理学中，意识的一个方面就是指人类借助于语言对客观现实世界的反映。其实，汉字的“意”字是指“心音”，因此从望文生义的角度看，“意识”应当指“识”出这“心音”来，而言为心声，因此意识与语言活动的关系是确定无疑。
最后，从心脑活动的自组织原理来看，正是由于语言神经活动广泛性分布式相互作用，导致了伴随性意识的涌现，因为高级语言神经活动的产生，一定提供了产生意识活动的最低阈值要求，因此意识活动—定会伴随语言神经活动的产生而产生。这就是“可言语的”必定是“可意识的”神经动力学基础。
5 结论
在本文中，我们讨论了有关语言活动的神经机制问题，通过总结已有的语言神经科学研究成果，我们提出了一种初步的解释理论，试图解释语言神经机制功能实现的一般原理。这种理论的核心思想认为语言脑功能区形成是一种动态分布式竞争的结果，因此语言信息加工过程也必定是这一动态过程的一次次积累和应用，在参与整个过程中获得了语言意义或产生了语言。当然，由于我们目前对语言神经机制的了解还有许多空白，特别是目前的脑功能成像技术在时空分辨率上还远不够理想，因此所提出的解释理论还需要将来更可靠实验结果的验证或修改、甚至否证。正因为这样，我们希望语言活动神经机制的实验工作，多开展有关多刺激源关联性作用的实验研究；更希望有更高时空分辨率的无损脑功能成像技术的早日出现。