前额叶在双语词汇通达中的抑制作用——对一例前额叶损伤双语病人的研究，本文主要内容关键词为：额叶论文,双语论文,通达论文,一例论文,损伤论文，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。
1 前言
词汇是句子的最基本单位，语言加工过程中的词汇通达(lexical access)一直被视为一个重要的研究课题。不同类型的语言任务中，词汇通达所指的过程不同[1]。对于双语者来说，言语产生任务中词汇通达过程的一个重要阶段是讲话者从哪种语言的词库中提取哪些词汇才能满足表达的需要；而在言语理解任务中，词汇通达过程指的是双语者如何借助于两种语言词库中的信息，辨别所看到的或者听到的词汇。
关于双语言语产生中词汇通达的控制机制，历来存在着非特定语言(language-unspecific)和特定语言(language-specific)的理论之争。这两种理论都认为语义系统能够同时将双语者两种语言的词库激活；二者之间的分歧在于，被激活的词汇中，非目标语言的词汇是否对目标语言的词汇通达形成竞争或者干扰？非特定语言的理论认为存在干扰，而消除干扰的一种有代表性的观点是“抑制”，即双语者的词汇选择包含了对非目标语言词汇的抑制加工，通过抑制非目标语言被激活的词汇实现目标语言词汇的选择[2,3]。抑制模型(Inhibitory Model)的主要观点是，双语言语产生中的词汇通达在词条水平上完成，在被激活的两种语言的词汇中，语言任务图式(language task schema)将那些语言标记与目标语言标记不一致的词汇(即非目标语言的词汇)加以抑制，消除非目标语言词汇的干扰，以保证目标语言词汇的提取。而特定语言的理论对上述问题的回答是不存在干扰，双语者只考虑目标语言中被激活的词汇，“忽视”非目标语言中激活的词汇，不对其进行任何额外的加工，从而成功实现目标语言中词汇的提取[4，5]。
最近，Costa等人(2004)在重复了Meuter等人(1999)实验的基础上，运用高水平熟练双语者被试进行了图画命名的语言转换实验，其结果表明高水平熟练双语者被试在语言转换任务中的转换消耗是对称的，且其运用一种熟练语言和第三种非熟练语言的情况下也会出现对称的转换消耗[6]。鉴于此，Costa等人(2004)提出了一个相对融和的观点，即“特定语言提取阈限”的假设，认为言语产生中词汇通达的抑制机制存在于非熟练双语者身上，高水平熟练双语者在言语产生过程中进行词汇通达时达到了特定语言提取阈限，并由此推论高水平双语者言语产生中的词汇通达机制为特定语言的。依据前人的这些研究，熟练双语者在言语产生过程中直接从目标语言词库被激活的词汇中选择词汇，而非熟练双语者在言语产生中需通过“抑制”非目标语言的词汇从而成功提取目标语言的词汇。那么，非熟练双语者这种抑制功能的神经机制是什么？对这个问题的解答有助于进一步解决前人关于双语言语产生中词汇通达机制的理论争议。
在莫雷、李利等人对中-英双语者进行的一系列词汇识别实验研究中，我们发现了两个有趣的、难以解释的问题，这也引起了我们对双语言语理解过程中词汇通达的控制机制进行考察的兴趣[7,8]。他们在先前研究中分别以熟练和非熟练中-英双语者为被试，运用跨语言重复启动的范式完成了系列实验。在以熟练中-英双语者为被试的实验中，在学习阶段呈现二语的概念任务，在测验阶段呈现一语的词汇任务，没有获得跨语言重复启动效应；这一结果说明，熟练双语者在激活了二语词汇的概念之后，被激活的概念没有将激活量扩散到相应的一语单词，故而在测验阶段呈现一语单词时没有启动效应。在以非熟练中-英双语者为被试的实验中，在学习阶段呈现一语的概念任务，在测验阶段呈现二语的词汇任务时，也没有获得跨语言重复启动效应；这一结果也说明，非熟练双语者在激活了一语词汇的概念之后，被激活的概念没有将激活量扩散到相应的二语单词，故而在测验阶段没有启动效应。然而，根据语义激活扩散理论和双语记忆理论中概念表征共享的观点，当一种语言相应单词的概念系统被激活之后，被激活的概念会将激活量扩散到相应的另一种语言的词汇，引起另一种语言词汇表征的激活。而上述两个实验的结果都说明了概念的激活量没有扩散，且熟练双语者和非熟练双语者的结果没有差异，这进一步说明，被激活的概念没有将激活量扩散不是双语者语言水平的原因。那么，我们的假设是，这是否是因为在双语言语理解的词汇通达过程中存在着一种抑制机制？
关于双语言语理解的词汇通达过程，当前也有大量的研究成果。继1998年Dijkstra等人提出双语交互激活模型(BIA，Bilingual Interactive Activation model)之后，其于2002年又提出了BIA+模型，将语音、拼写和语义特征纳入到词汇识别系统，并且明确区分了词汇识别系统和语言任务图式或者决定系统这两个不同的过程[9,10]。BIA+模型中有两个重要观点：第一，就视觉输入系统来说，双语者词汇表征的被激活状态如何，是由它们与输入单词拼写特征的相似程度决定的，相似程度越大，其内在词汇表征的被激活量就越大。根据第一个观点，汉语和英语在拼写特征上几乎没有相似性，那么，当一个英语单词输入识别系统的时候，在汉语词库中就没有拼写特征相似的候选词被激活，因此，中-英双语者的视觉词汇通达为特定语言的；而同属表音文字或者同属表意文字的两种语言，在提取的时候则为非特定语言的。第二，与抑制模型一致，BIA+模型特别重视语言任务图式的作用，语言任务图式控制着当前任务加工的具体过程，接收来自词汇识别系统的不断的输入，并对个体何时反应做出决定。为了使得当前任务经济、有效、及时地完成，假如存在与当前任务导向不相符合的加工过程，语言任务图式会及时将其抑制住。根据第二个观点，我们可以进一步假设，在双语视觉言语理解的词汇通达过程中确实也存在着一种抑制机制，而发挥这种功能的则是语言任务图式。
先前研究表明，额叶是支持计划、思维以及问题解决等高级智能活动的关键脑区，它的一项重要执行机能就是抑制。抑制是指脑在执行信息加工任务过程中，压抑与当前的任务导向不相符合的干扰性信息输入、反应输出或者内部加工的认知过程[11]。已有研究者在对单语者被试的实验研究中指出，前额叶在语言任务中发挥着重要的抑制作用，前额叶损伤病人在Stroop类实验、句子填充实验中的表现比正常组较差[12，13]。那么，前额叶是否在双语词汇通达过程中执行一定的抑制功能？为了进一步寻找双语言语产生的词汇通达过程中抑制机制的神经基础，并进一步确证我们关于双语言语理解的词汇通达过程中抑制机制的假设，我们找到了一例典型前额叶损伤双语病人，让其完成系统的语言测试任务和认知实验任务。
2 病例资料
2.1 临床表现
患者，男，34岁，广东人，大专文化程度，为中—英双语者，汉语为母语，英语为第二语言，初中开始学习英语，接受了9年时间的在校英语学习和训练。在一次车祸的意外事故中，患者头部受伤，CT诊断为前额叶两侧受损，其中右侧最为严重。通过与患者及其家属交流得知，患者受伤之前英语水平一般，平时使用频率不高，而受伤后更加倾向于使用英语表达，并且在非英语情境中也常常难以控制。
2.2 常规神经心理学筛查和常规神经语言学筛查
运用“认知障碍诊治系统ZM3.1”进行认知能力测试，结果显示患者认知能力处于正常水平，记忆能力偏低。采用中国修订韦氏成人智力量表(WAIS—RC，湖南医科大学龚耀先等修订)进行智力测试，测得言语智商104分，操作智商68分，总智商为87分。使用常州钱璟公司“语言障碍诊治仪ZM2.1”进行语言筛查，结果显示患者的汉语能力没有受损，没有表现出汉语失语现象。
3语言任务测试
3.1 测试内容
对患者进行图片命名、语篇表达和词汇产生三种类型的语言任务测试。在图片命名任务中，24幅常见事物的黑白图片在计算机屏幕上以随机顺序依次呈现，要求患者用任何一种语言进行命名。在语篇表达任务中，要求患者用任何一种语言描述一下自己的理想。在词汇产生任务中，首先要求患者用英语说出10种生物，然后再要求患者用汉语说出10种人造物。
3.2测试结果和分析
在对24幅图片的命名任务中，患者只有2幅用中文命名，其余22幅用英语命名，占92％，正确率为100％。在语篇表达任务中，患者主要用汉语表达，但中间夹杂着大量的如OK、my wife、unfair、patient、when I was dreaming、thief、everything等常见的英语名词和短语。在词汇产生任务中，要求用英语说出10种生物时，患者回答全部用英语，正确率为100％；要求用汉语说出10种人造物时，患者有9个用汉语回答，有1个用英语回答(患者说出这个英语单词后接着说“中文我不懂得表达”)，正确率为100％。
根据以上的测试结果，要求患者用英语表达的任务中，其全部用英语来表达；要求患者用任何一种语言进行图片命名，其用英语表达的比例占92％；要求患者用汉语表达的任务中，中间也夹杂了英语的表达，特别是患者解释使用英语的原因是不懂得这个单词用汉语如何表达。这种现象充分说明了患者有用英语进行表达的强烈倾向，在自动表达情况下无法抑制英语的表达。那么，这种现象的原因是什么呢？或许有人认为，这可能是由于患者英语水平的提高造成的。但根据患者语言任务上的表现，我们认为这种可能并不存在，因为被试只是在比较简单的任务(图片命名和词汇产生)中倾向于英语表达，而在比较难的语篇表达任务中，被试还是主要使用了汉语进行表达，只是其中部分简单的词汇和短语使用了英语。或许还有人认为，被试的英语水平没有提高，但汉语水平降低了，所以倾向于使用英语。但患者的汉语能力测试结果表明，其汉语表达能力并没有降低，智力测验中的言语智商也正常，并且语篇表达任务中患者能够较好的表达自己的想法，所以这种可能也不存在。基于前人的有关研究[2-6，11-13]，我们认为患者出现这些情况很可能是由于前额叶损伤导致对英语词汇通达的抑制功能减弱，英语单词较之前更容易获得。
至此，通过语言测试任务的结果，我们发现，患者难以控制用英语表达的倾向是由前额叶受损导致的。这说明前额叶在双语言语产生的词汇通达过程中发挥着重要的抑制作用。在先前关于双语言语理解的实验研究中，我们发现了词汇通达过程中一个有趣的问题，并根据前人的研究结果做出了假设，即在双语言语理解的词汇通达过程中也存在着抑制机制。那么，前额叶是否负责这一过程中的抑制功能？为了进一步考察这一问题，并确证我们的假设，我们继续运用了跨语言重复启动的研究范式，在学习阶段呈现汉语单字词的概念任务，在测验阶段呈现英语单词的词汇任务。根据我们的假设，对于正常非熟练双语者来说，当个体通达汉语单字词的概念意义的时候，被激活的概念表征会将相关语义扩散到相应的英语单词。而这一扩散过程是与当前任务导向不相符合的，这时，语言任务图式会及时将其加以抑制。那么，当个体再进行英语单词的识别的时候，就不会发现跨语言重复启动效应。假如患者由于前额叶受损导致在词汇识别任务中的抑制功能受损，那么，当患者通达汉语单字词的概念意义的时候，被激活的概念表征会将相关语义扩散到相应的英语单词，而语言任务图式则难以进行抑制，这时，患者再进行英语单词的识别的时候，就会发现跨语言重复启动效应。下面的认知实验任务对这一假设进行检验。
4认知实验任务
4.1 目的
考察在学习阶段的概念任务中呈现汉语单字词，在测验阶段的词汇任务中呈现英语翻译对等词时，能否发现跨语言重复启动效应，从而进一步验证患者在词汇识别任务中的抑制功能是否受损。
4.2方法
4.2.1 设计
个案研究。自变量为学习状况，包括学习过的和未学习过的两种水平。整个实验分为学习阶段和测验阶段，学习阶段呈现汉语单字词(比如，树)，要求患者判断是否为生物或者生物体的一部分；测验阶段呈现英语单词(比如，tree)，要求患者判断是不是字。因变量是测验阶段英语单字词词汇判断的反应时间和正确率。
4.2.2材料与程序
实验材料为48对英语-汉语翻译对等词，其中24对生物词(pig—猪，goose—鹅)和24对非生物词(mountain—山，paper—纸)。另外，24个汉语单字词(生物词和非生物词各占一半)、12个英语单词和60个英语非字为填充材料。
实验材料随机分成两组，每组都有12对生物词和12对非生物词。对李利、莫雷等人先前实验[8]中以非英语专业的大一新生为被试对两组词进行词汇判断的反应时数据进行统计分析，结果表明，不管以汉语形式呈现，还是以英语形式呈现，两组词的词汇判断反应时都没有显著差异，前者t1(18)=0.289，p=0.776，t2(46)=0.692，p=0.492，后者t1(18)=0.133，p=0.896，t2(46)=0.043，p=0.966。
在学习阶段，以中文形式呈现材料，首先随机呈现12个填充词，然后再随机呈现其中一组实验词(24个)和另外12个填充词，填充词和实验词中生物词和非生物词各有一半。在测验阶段，全部以英文形式呈现材料，首先随机呈现12个填充词(真字和非字各占一半)，然后再随机呈现48个实验词(其中24个词的翻译对等词在学习阶段呈现过，24个没有呈现过)和另外60个填充词(其中6个真字，54个非字)。
实验在计算机上进行，实验程序采用E-Prime软件编制。屏幕上一次只呈现一个单词。每个词呈现之前，屏幕上先呈现一串“*”号，持续500ms。紧接着呈现词，要求患者进行相应判断，“J”键代表是，“F”键代表否(计算机键盘上事先贴好“是”和“否”的标签)，计算机自动记录患者的反应时间和正确率。患者回答错误时，屏幕上会呈现“错误”一词，持续1000ms后自动消失。实验开始前让患者将左手食指放在“F”键上，将右手食指放在“J”键上，指导患者仔细看每一个词，并告诉患者他的反应时间将被记录，要求他尽快做出判断。学习阶段和测验阶段之间有1分钟的休息时间，患者在测验阶段开始之前才被告知语言的变化。整个实验大约需要15分钟完成。填充材料的数据不计算。
4.3结果与分析
对测验阶段患者对每个项目正确回答的反应时间进行统计分析。删除每种条件下反应时间在2.5个标准差以上的极端数据，正确率也同时删除，据此删除了8个项目的数据。在SPSS10.0中对患者以项目为随机变量的数据进行独立样本T检验。患者在不同条件下的反应时和正确率见表1。
表1 患者在不同条件下的反应时(ms)与正确率(％)
条件 反应时 正确率
学习过的 12181.00
未学习过的15341.00
启动
316 0
对患者的反应时进行统计分析，结果发现，学习状况的主效应显著，t(38)=2.280，p=0.028，学习过的单词的反应时间比没学习过的单词的反应时间快316毫秒。由于患者对学习过的和未学习过的单词反应的正确率都是100％，故没有对其进行统计分析。
患者完成认知实验的结果与以正常的非熟练双语者为被试的结果不同[8]，这说明患者在通达汉语单词概念意义的过程中，被激活的语义信息又将激活量扩散到相关的英语单词，患者从而通达了英语单词的词汇表征。这一结果初步表明，患者语言任务图式对与当前任务导向不相符合的加工过程的抑制功能受损。
5讨论
关于双语言语产生过程中词汇通达的控制系统，众多心理学研究者运用不同的实验任务和研究技术进行了大量的研究[14]]，而神经学研究者也运用认知神经科学的范式进行了一定的探索。比如Price(1999)等人以正常德-英双语者为被试，运用fMRI研究技术考察了在翻译和语言转换任务中脑区的激活状况，结果表明，被试在完成语言转换任务时额叶左下部和双侧缘上回激活量增加[15]。Fabbro等人(2000)最早以一例脑前部受损双语病人为被试，探讨了前扣带、前额叶和脑前部在语言转换中的作用[16]。该研究中，患者左前扣带回、前额叶、右扣带回边缘损伤，出现了病理性语言转换。Fabbro等人对这一结果的解释是，脑前部受损导致对两种语言的抑制的解除，患者不能按自己的意愿选择使用语言的种类。最近Antoni等人(2005)以正常德语-西班牙语双语者为被试，运用ERPs和fMRI技术进行了图画命名实验，探讨了双语者在言语产生过程中词汇通达的控制系统[17]。其结果发现，左侧前额叶中部等脑区是控制双语者言语产生过程中两种语言相互干扰的关键机制，并且，这种控制机制是独立于语言的。
通过对本研究中前额叶损伤的双语患者进行语言测试，可以发现患者在前额叶受损的情况下，其症状在本质上表现为较强的运用二语表达的现象。通过语言测试任务的结果，在分析前人研究结果的基础上，我们初步得出结论认为，前额叶在双语言语产生过程中，对词汇通达发挥着重要的抑制作用。
关于双语言语理解过程中词汇通达的控制系统，研究者们对此进行的探索还不多。双语词汇识别任务是一个输入的过程，考察的是词汇输入在双语者词汇—概念记忆表征系统中的加工过程。对这一过程进行研究的理论基础是自动扩散激活理论和语义网络理论[18]。语义的表征形式为一个概念节，而概念节又可按照意义的相似性组成一个语义网络(或者概念网络)。概念名称的表征形式为词，而词本身根据拼写和读音的相似性组成词名网络。语义网络和词名网络既相互联系，又相互独立。当外界刺激在激活某一个节点后，可通过扩散的自动激活的过程引起相连的节点的激活，越近的节点得到的激活就越强。
为了解决在先前研究中遇到的问题，我们让患者完成了一项认知实验任务，目的是考察双语言语理解过程中词汇通达的控制系统。根据双语记忆表征模型，个体在完成汉语单字词的概念任务时，会相应激活汉语单字词的拼写特征和语义表征。而依据自动扩散激活理论和语义网络理论，个体在通达了汉语单字词的语义表征之后，被激活的语义表征会自动将激活量扩散到相应的英语单词。依据BIA+模型的两个观点进行分析，首先，中-英双语者在视觉输入的言语理解任务中，词汇通达机制为特定语言的，那么，个体在输入汉语单字词的拼写特征的时候，不会通达相应英语单词的拼写特征；其次，个体通达了语义表征之后，就可以完成一语的概念任务，而语义表征又将相应的英语单词激活这一过程则属于与当前任务导向不相符合的加工过程，语言任务图式会自动将这一加工过程进行抑制。依据认知实验任务的结果，患者在学习阶段完成一语单字词的概念任务，在测验阶段完成英语单词的词汇任务时，发现了跨语言重复启动效应。这种与正常被试不同的实验结果说明患者在学习阶段已经通达了英语单词的词汇表征，而这正是语义表征将英语单词激活，语言任务图式没有将其抑制住的结果。这一结果初步说明，患者前额叶受损导致言语理解过程中的语言任务图式的抑制功能减弱，没有将与当前任务导向不相符合的认知加工过程加以抑制。
6 结论
本文通过对一例典型前额叶受损双语病人进行研究初步证明，前额叶在双语言语产生的词汇通达过程中和双语言语理解的词汇通达过程中发挥着重要的抑制作用。