双语儿童母语与第二语言加工的互动：神经机制的证据_英语论文

汉-英儿童双语者母语和二语加工的相互作用：来自神经机制方面的证据，本文主要内容关键词为：相互作用论文,母语论文,双语论文,证据论文,神经论文，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。

      分类号 B842

      1 前言

      双语者语言加工的神经机制一直是语言认知神经科学研究关注的热点问题之一。为了更好地理解大脑如何对第二语言进行加工和学习，研究者(Perfetti et al.，2007)曾用“同化”和“顺应”这两个概念来解释这个问题。同化是指使用已经存在的母语阅读网络去加工新的语言系统；顺应则指针对二语需求发展出新的阅读网络(Perfetti & Liu，2005；Piaget，1983)。根据同化顺应理论，第二语言加工的神经机制可能会受到第二语言特征以及两种语言差异性的影响：有研究者分别在晚期(Pillai et al.，2003)和早期(Leonard et al.，2010)西班牙语-英语双语者中发现，他们在加工第二语言——英语的时候都额外激活了右侧顶下小叶、额下回(Pillai et al.，2003)和腹侧的颞枕联合区(Leonard et al.，2010)，在二语加工中表现出“顺应”；Stein等人(2009)对英-德双语者的研究也发现，当英语母语者加工新学习的第二语言——德语时，额叶区域(额下回、额中回)会表现出更多的激活，体现出“顺应”的神经加工模式。但是，对汉语-英语双语者的研究则发现，他们更倾向于使用母语神经网络(如左侧额中回)完成英语词汇押韵任务，而表现出“同化”效应。西班牙语、德语、英语、汉语这几种语言系统的正字法透明度依次降低，有研究者假设：较不透明正字法的语言系统可能更加容易适应较透明正字法语言系统的加工，所以当第二语言的透明度高于母语时，双语者倾向于使用母语的神经网络去加工第二语言(同化)；反之，较透明正字法的语言系统在加工正字法较不透明的第二语言时可能需要额外脑区的参与，也就是说当第二语言的正字法透明度低于母语时，表现出“顺应”现象(Cao，Tao，Liu，Perfetti，& Booth，2013)。

      英语和汉语分别作为拼音文字和表意文字的典型代表，在正字法、语言形态(文字所呈现出的视觉形态)和书写体系(文字的设计规则)上都表现出明显的差异。具体而言，英语结构固定，由从左到右顺序排列的字母组成，每个字母与其发音也基本一致对应。但在汉语中，每个汉字才是基本的发音和书写单元，组成汉字的部首没有一一对应的发音规则，但在一定程度上可以提供语义信息和语音信息。大脑在对这两种特点各异的语言进行加工时也表现出显著的差异。最近几篇对中文和英文加工的神经基础进行比较的元分析均发现(Bolger，Perfetti，& Schneider，2005；Tan，Laird，Li，& Fox，2005；Zhu，Nie，Chang，Gao，& Niu，2014)，左侧额下回和颞上回在英语加工中表现出比汉语加工中更强的激活，可能由于这些脑区更多的参与了从字母向语音的转换过程；而左脑额中回、左脑顶上小叶以及右脑梭状回在汉语任务中有更强的激活，左脑额中回可能与基于整字的汉字语音提取(addressed phonology)有关，左脑顶上小叶和右脑梭状回可能与汉字字形的空间复杂性有关。由于英语和汉语在文字特点以及语言加工的脑机制方面的明显差异，汉-英(或英-汉)双语者成为检验同化-顺应理论的一个非常理想的模型。

      一些研究支持了汉英双语者使用中文神经网络去加工英语的“同化”理论。比如，有研究(Ding et al.，2003)发现：汉英双语者在正字法搜索任务和语义判断任务中，英文单词、汉语拼音和汉字这些不同的刺激激活了相同的大脑区域；有研究(Tan et al.，2003)也发现：汉英双语者在进行英文词汇押韵判断时，激活显著的脑区除左脑额下回和颞上回外，还包括在汉语阅读时激活显著脑区(额中回)，而英语单语者在进行相同的英文任务时时，激活显著的脑区则主要是左脑的额下回和颞上回；还有研究(Xue，Dong，Jin，Zhang，& Wang，2004)显示：在单个词汇的水平上，汉英双语者在对双语的语义进行加工时存在共享的神经网络(左脑前额皮层)；Nelson等研究者的研究(Nelson，Liu，Fiez，& Perfetti，2009)发现，汉英双语者在进行英文词汇阅读时激活了双侧的梭状回，以往研究认为右脑的梭状回主要参与汉字的字形加工(Liu & Perfetti，2003；Bolger et al.，2005；Tan et al.，2005)，该发现表明：汉英双语者使用汉语加工的神经网络对第二语言进行加工；在Yang，Tan和Li(2011)的研究中，汉英双语者对汉语动名词、英语动名词都表现出相同的激活模式。Cao等人(2013)分别研究了汉英双语者、汉语单语者和英语单语者的阅读加工网络，发现汉英双语被试在加工第二语言时与汉语单语者加工母语时的激活模式更加相似，而与英语单语者加工英文时的激活模式有一定的差异。这些研究都在一定程度上说明：汉英双语者在加工第二语言时使用了母语加工的神经网络，母语加工神经网络会作用于第二语言的加工。

      有趣的是，同样有研究表明，双语者的大脑在母语加工的神经网络的基础上做出改变以应对新的二语加工的认知需求，支持“顺应”理论。具体而言：Liu和Perfetti(2003)的研究发现，汉英双语者在加工英文单词时，其右脑视觉皮层的激活相对于汉字加工时的激活明显降低，这可能与英文单词相对汉字需要较少的视觉空间加工有关；Nelson等人(Nelson，Liu，Fiez，& Perfetti，2005)研究英汉双语者在进行双语加工时视觉区后部的脑激活情况时，发现英汉双语者注视英文单词时只显著激活了左侧梭状回，但是在注视汉语词汇时，双侧梭状回都得到显著激活，以往研究认为右脑梭状回的激活与汉字需要较多的视觉空间加工有关(Liu & Perfetti，2003；Bolger et al.，2005；Tan et al.，2005)；Cao等人(2013)的研究也支持了类似说法，发现汉英双语者进行英语加工时，其右脑枕中回的激活相对于汉语单语者进行母语加工时的激活显著降低。除了来自视觉皮层的证据外，在Liu等人(Liu，Perfetti，& Wang，2006)的研究中，英语母语者在学习了60个汉字之后，在汉语任务中额外激活了双侧的额中回。

      近年来，有少数研究者开始关注第二语言加工对母语加工神经网络的作用。有研究(Zou et al.，2012)使用磁共振(fMRI)对比了双模态双语者(bimodal bilinguals)和单语者(汉语)在图片命名任务中的脑活动。双模态双语者指的是双语者的母语和第二语言不在一个语言模态内。具体到本研究，双语者的母语是汉语，第二语言是手语。结果发现：双语者在进行母语产生的时候，右侧边缘运动区、右侧颞叶以及右侧枕上回的激活显著地大于单语者。并且，这些脑区之间的功能连接在双语者进行母语产生的时候与单语者相比，表现出显著的增强，说明第二语言的学习会调节第一语言的功能加工网络。除此之外，也有研究者(Mei et al.，2014)先对被试进行了人造语言的训练，之后对被试进行fMRI扫描。结果发现，如果被试接受训练的语言中包括对语义的训练(与只进行字形和语音训练对比)，那么他们再使用母语阅读时，与母语阅读相关的脑区，如双侧的颞下回，梭状回和额下回等区域的神经激活都会显著降低，说明新的语言学习经验可能会影响母语的神经加工。之后，他们还发现(Mei et al.，2015)，有汉语学习经验的英语母语者在加工英语词汇和英语假词的时候，在右脑后部梭状回皮层表现出比英语单语者更强的激活，与汉语母语者进行汉语加工时脑活动表现出相似性。这个结果也说明，长期的二语(汉语)学习经验会影响英语母语者梭状回的偏侧化。除了来自fMRI的研究外，Dussias和Sagarra(2007)使用眼动技术，在西班牙语-英语双语者中发现第二语言的接触时间影响对第一语言的句法分析；在近红外光学成像的研究中也发现(Zinszer，Chen，Wu，Shu，& Li，2015)，最早接触二语的时间会影响汉英成年双语者对母语词汇声调的知觉，说明成人的母语听觉语音加工也会受到来自二语学习经验的影响。目前尚未有磁共振的研究探讨汉-英双语者的第二语言阅读经验对母语阅读加工神经网络的调节作用。

      第二语言加工的“同化-顺应”模式还可能会受到另外一个因素——语言熟练度的影响。在早期，有双语研究(Chee，Hon，Lee，& Soon，2001)发现，如果对第二语言不够熟悉，双语者在加工二语时更倾向于使用母语网络进行加工，也就是说，在二语熟练度较低的时候会发生“同化”现象。但也有研究认为，当第二语言熟练度较高的时候，加工过程更加自动化，更加近似于母语加工。支持该观点的文献(Briellmann et al.，2004；Marian et al.，2007)提出：相对于二语熟练度较高的被试来说，二语熟练度较低的被试需要额外激活左侧额下回以及前额叶皮层的一些区域，来弥补二语熟练度较低带来的加工困难。随着二语熟练度的逐步提高，额叶皮层的激活会逐渐降低(Stein et al.，2009)。Cao等人(2013)对汉英双语者的研究支持了这个结论，他们发现：二语水平越高，在英语语音加工中发挥重要作用的左脑额下回和左脑颞下回的激活越少，二语加工越来越接近母语(汉语)加工的神经网络。但这些研究同时存在的一个问题是：他们都集中关注第二语言熟练度水平对第二语言加工机制的作用，却鲜有文章探讨母语水平对二语加工的神经网络的作用以及二语水平对母语加工的神经网络的作用。

      综上所述，以往研究表明，汉英双语者在进行第二语言加工时，在使用母语加工的神经网络(同化)的基础上，发展出适应第二语言特点的新的神经网络(顺应)。但以上研究绝大多数关注了汉英双语者的第二语言加工问题，汉英双语者母语阅读加工的神经网络如何受到第二语言的调节仍有待于进一步研究。同时，研究的被试都是成人双语者，他们作为认知发展成熟的个体，卷入双语加工网络的脑区可能受到更多因素的影响。所以，针对之前研究存在的问题，我们将以汉英双语儿童为被试，考察双语者母语阅读的神经网络与二语阅读的神经网络之间的相互作用以及母语和二语的熟练度在其中的作用。本文所指的“神经网络”是指参与母语或者二语加工的脑区的集合。

      2 材料和方法

      2.1 被试

      本研究是一个大型研究项目的一部分，该项目在北京市收集了27个班级、合计894名小学儿童的行为数据(行为测验见2.2部分)。但到目前为止，这些儿童中共有32名儿童参加了磁共振扫描。这32人(13男19女)，平均年龄10岁(8.3岁～11.1岁)，来自北京市三所普通小学，均为三、四、五年级的小学生。对被试进行了瑞文标准智力测验(Zhang & Wang，1985)，所有儿童均具有平均(百分位数50%)以上智力水平，为汉-英双语者，二语英语的获得时间大约都为6岁。其中，4名儿童因为头动和中途退出导致实验数据不可用，所以被排除。进入数据分析的28名儿童均为右利手，身体健康，具备正常或矫正后正常视力，并无任何神经或精神疾病历史。该研究得到北京师范大学磁共振中心伦理和人体被试安全委员会的批准。被试信息如表1所示。

      2.2 行为测验

      本研究主要采用以下3种行为测验，对被试的汉语水平和英语水平进行测查。

      

      识字量测验：该测验(Wang & Tao，1996)共包括10组字，每组内有21个汉字，被试要用这些字进行组词，从第一组到第十组难度逐渐增加，最后答对词的数量即为测验成绩，该测验限时40 min。

      阅读流畅性测验：由90道题目组成，每个题目包括一句话和5张图片，要求被试从5张图片中选出最能表达文字叙述内容的一张。以班级为单位进行集体施测，限时10 min，答对一题计1分。

      

      英语水平测验

      听写单词测验(You et al.，2011)：自编测验(详细信息见附表)。从《小学英语(北京版)》、《牛津英语》、《清华小学英语》、《新起点英语》等小学一至五年级英语课本的单词表中，选出279个常见单词，要求158名小学生在5点量表上，由非常不熟悉到非常熟悉，对每个单词的熟悉性做出评价。每个单词的熟悉性评分被记为词频，从中选出20个高频单词，20个低频单词，一半单词发音为规则词，一半为不规则词。材料由英语为母语的北京大学留学生进行录制，对小学各班儿童进行集体施测。每个单词由录音播放两遍，两遍之间间隔5s，7s后进入下一题，要求儿童写下自己所听到的单词。共有40题，每题答对记1分，不答或者答错记0分。

      2.3 磁共振实验

      2.3.1 实验设计与材料

      本研究共有4个实验任务：汉语字形判断任务、汉语语音判断任务、英语字形判断任务和英语语音判断任务。在字形判断任务中，被试需要判断在屏幕中央所呈现的两个字符(汉字或英文字母)是否相同，相同按“是”键，不同按“否”键。在语音判断任务中，被试需要判断在屏幕中央所呈现的两个字符(汉字或英文字母)是否押韵，押韵按“是”键，不押韵按“否”键。汉语实验中呈现的字符均为汉字，英语实验中呈现的字符均为英文字母。同时呈现的两个字符之间用“*”间隔。

      实验程序由E-prime编写，为block设计。实验一共分为4个run，分别是：汉语押韵判断run，英语押韵判断run，汉语字形判断run，英语字形判断run。4个run的顺序在被试间进行了平衡。每个run持续约6 min，包含6个平均长度为33s的任务block和7个长度为24s的基线block。任务Block(A)和基线Block(B)在每个run中根据以下顺序交替呈现：B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B。

      在每个任务block中，首先会呈现3s的指导语：下面每对字母的读音押韵吗？(下面每对汉字的读音押韵吗/下面每对字母的形状一样吗/下面的每对汉字的形状一样吗？)之后，刺激呈现2500 ms，被试要在这段时间内对当前刺激进行判断。接着出现500 ms的空屏，空屏后继续呈现下一对刺激。每个任务block共包括10个这样3000 ms的trial。在基线Block中，被试只需要注视屏幕中间呈现的星号“*”，不需要对刺激进行任何反应。实验流程如图1所示。

      2.3.2 数据采集

      使用北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室脑成像中心场强为3T的Siemens Trio系统进行数据采集。主要采集了梯度回波加权(T2*-weighted echo-planar images，EPI)图像。功能像扫描参数为：TR=3000 ms；TE=30 ms；Flip angle=90°；层厚=4 mm；层间距=0.2 mm；层数=30；FOV=200 mm×200 mm；扫描矩阵=64×64，voxel size=3.125 mm×3.125 mm×4.2 mm。

      2.3.3 数据处理与分析

      fMRI数据处理主要包括预处理和统计分析。两部分都在Matlab平台上的SPM8(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm)中进行。

      预处理中，首先将所有的功能像进行时间点对齐，之后，将图像标准到MNI(Montreal Neurological Institute)模板中，标准化过程中的重新采样采用2×2×2分辨率。再将标准化后的图像采用FWHM=8 mm进行高斯平滑，以降低空间噪声。预处理后的数据进入统计分析阶段，在单个被试的l-level分析中，构建一般线性模型，对实验任务的效应进行估计。之后，单个被试的效应全部进入2-level分析，以便测查组内效应。

      全脑分析：我们考察了被试在四个任务上的激活，所有cluster size＞10 voxels，p＜0.05，FDR校正后的脑区被定义为在任务中显著激活的脑区，应用Xjview(http://www.alivelearn.net/xjview8)对全脑激活图进行绘制。

      感兴趣区域(Regions of Interest，ROI)分析：我们根据Tan等人的元分析文献(Tan et al.，2005)，选取了9个汉语特异脑区和11个英语特异脑区作为感兴趣区域(见表2)。汉语特异脑区指的是在汉语母语加工比英语母语加工激活更强的区域(汉语＞英语)，而英语特异脑区指的是在英语母语加工中比汉语母语加工激活更强的区域(英语＞汉语)。ROI定义为：以Tan的元分析文献中报告的坐标为中心点，半径为6 mm的球形。之后，使用基于Matlab平台运行的REST软件(http://resting-fmri.sourceforge.net)，将以上20个感兴趣脑区在4个任务下的激活值提取出来，使用独立样本t检验对20个感兴趣区在4个任务下的激活值进行了检验，结果采用Bonferroni矫正。具体而言，汉语特异脑区共有9个，做了9次检验，所以显著性标准选择p小于0.05/9～0.006的脑区。同理，11个英语特异脑区的显著激活选择标准是p小于0.05/11～0.005。使用MarsBar(http://sourceforge.net/projects.marsbar)和REST对感兴趣区域激活图进行绘制。

      行为-脑相关分析：为了进一步探索双语加工的神经活动与语言行为测验成绩之间的关系，我们进行了行为与脑的相关分析，将9个汉语ROI的激活值与英语行为测验成绩进行相关分析，将11个英语ROI的激活值与汉语行为测验成绩进行相关分析。并报告所有具有显著统计学意义的结果。

      

      图1 实验任务流程图

      注：Ⅰ：英语语音任务；Ⅱ：英语字形任务；Ⅲ：汉语字形任务；Ⅳ：汉语语音任务。

      

      注：[1]按谭力海(Tan et al.，2005)的元分析总结归类；[2]BA(Brodmann Area)：布罗德曼分区；[3]坐标：MNI标准脑坐标系统。

      3 结果

      3.1 行为测验成绩

      汉语字形、汉语语音判断任务，英语字形、英语语音判断任务的正确率和反应时结果如表3所示。其中，有一名被试在汉语任务下的数据缺失，其数据按照缺失值进行处理统计。结果显示，被试在不同类型任务中的反应时和正确率有显著差异，但在不同语言任务中的反应时和正确率没有显著差异。不论是英语任务还是汉语任务，语音判断任务的反应时均显著长于字形判断任务(汉语任务：t(26)=9.07，p＜0.001；英语任务：t(27)=10.71，p＜0.001)，同时，正确率显著低于字形判断任务(汉语任务：t(26)=-3.49，p＜0.001；英语任务：t(27)=-5.34，p＜0.001)。。

      3.2 实验任务的激活脑区

      3.2.1 全脑分析

      全脑显著激活的脑区如图2所示，具体信息如表4所示。

      英语语音任务和汉语语音任务在枕叶都激活了双侧枕下回、双侧角回和双侧梭状回；在额叶都激活了中央前回、辅助运动区和额中回；在顶叶都激活了顶下小叶；在边缘系统都激活了扣带回。但表现出差异的是：英语语音任务在颞叶除以上区域外还激活了颞上回和颞中回，汉语语音任务除以上区域外还激活了额下回。

      

      

      图2 四种任务下的全脑激活图

      注：L表示左脑，R表示右脑。Cluster size＞10，p＜0.05，FDR校正。彩图见电子版。

      

      

      注：H(Hemisphere)：左脑(L)或右脑(R)；BA(Brodmann Area)：布罗德曼分区；Voxels：体素。Cluster＞10，p＜0.05，FDR校正。

      

      图3 英语特异脑区在汉语任务中的激活

      注：L表示左侧脑区；L_IFG2只在汉语语音任务中显著激活。

      FFG,Fusiform Gyrus; IFG,Inferior Frontal Gyrus; Med FG,Medial Frontal Gyrus。

      ***p＜0.001(two-tailed)。

      

      图4 汉语特异脑区在英语任务中的激活

      注：L表示左侧脑区，R表示右侧脑区；L_PG和L_MFG只在英语语音任务中显著激活。

      IOG,Inferior Occipital Gyrus; CG,Cingulate Gyrus; FFG,Fusiform Gyrus; MFG,Middle Frontal Gyrus; PG,Precentral Gyrus。

      ***p＜0.001(two-tailed)。

      英语字形任务和汉语字形任务在枕叶都激活了左侧枕中回、双侧枕下回、双侧角回和双侧梭状回；在额叶都激活了辅助运动区和额下回；在顶叶都激活了顶下小叶；在边缘系统同时也都激活了扣带回。但是，英语字形任务除以上区域外还激活了脑岛，汉语字形任务除以上区域外还激活了颞中回和中央前回。并且，虽然两个任务都激活了额下回。但是，英语字形任务激活的额下回(BA12)主要分布在大脑右侧，汉语字形任务激活的额下回(BA44，BA48)则在大脑左侧。

      3.2.2 ROI分析

      在英语字形任务中，表现出显著激活的汉语特异脑区包括：左侧枕下回(t(27)=8.59，p＜0.001)、右侧枕下回(t(27)=9.36，p＜0.001)、左侧扣带回(t(27)=5.41，p＜0.001)、右侧梭状回(t(27)=3.55，p＜0.001)。在英语语音任务中，表现出显著激活的汉语特异脑区除了左侧枕下回(t(27)=6.71，p＜0.001)、右侧枕下回(t(27)=9.35，p＜0.001)、左侧扣带回(t(27)=7.65，p＜0.001)、右侧梭状回(t(27)=4.70，p＜0.001)外，在左侧额中回(BA9，x=-46，y=18，z=28，t(27)=5.05，p＜0.001)和左侧中央前回(BA6，x=-46，y=2，z=44，t(27)=6.29，p＜0.001)也表现出显著激活。见图3。

      在汉语字形任务中，表现出显著激活的英语特异脑区包括：左侧梭状回(t(27)=7.41，p＜0.001)、左侧额下回(L_IFG1，BA44，x=-42，y=4，z=26，t(27)=5.06，p＜0.001；L_IFG2，BA45，x=-36，y=22，z=14，t(27)=3.63，p＜0.001)和左侧额内侧区域(t(27)=8.73，p＜0.001)。在汉语语音任务中，表现出显著激活的英语特异脑区除了左侧梭状回(t(27)=7.55，p＜0.001)、左侧额下回(BA44，x=-42，y=4，z=26，t(27)=7.60，p＜0.001；BA45，x=-36，y=22，z=14，t(27)=7.16，p＜0.001)和左侧额内侧区域(t(27)=11.17，p＜0.001)外，还在左侧额下回(BA44，x=-54，y=14，z=18)也表现出显著激活(t(27)=4.24，p＜0.001)。见图4。

      3.3 ROI与行为测验成绩的相关

      在汉语字形判断任务中(图5A)，在9个汉语特异脑区中，只有扣带回与听写英文单词(r(27)=-0.43，p=0.022)呈显著负相关。

      在汉语语音判断任务中(图5B)，在9个汉语特异脑区中，只有扣带回的激活值与听写英文单词成绩呈显著负相关(r(27)=-0.42，p=0.026)。

      在英语语音判断任务中(图6A)，在11个英语特异脑区中，只有左侧颞上回与汉字识字量成绩呈显著负相关(r(27)=-0.51，p=0.006)，和汉语阅读流畅性成绩也呈显著负相关(r(27)=-0.43，p=0.024)。

      在英语字形判断任务中(图6B)，在11个英语特异脑区中，只有左侧额下回(BA44，x=-54，y=14，z=18)和汉语阅读流畅性成绩呈显著正相关(r(27)=0.44，p=0.019)。

      4 讨论

      通过汉语和英语的语音判断任务和字形判断任务，我们探讨了汉英儿童双语者进行双语阅读加工时的神经网络。我们的研究有两个重要的发现：1)汉英双语儿童的母语、二语阅读加工的神经网络之间存在相互作用。具体表现为：在英语加工任务中，一些特异于汉语加工的脑区，如左脑额中回等表现出显著激活，表明了母语加工的脑区会参与到二语加工的神经网络中。同时，在汉语加工任务中，一些特异于英语加工的脑区，如左侧额下回也表现出显著的激活，表明了二语对母语加工的神经网络的影响。2)两种语言加工的神经网络的相互作用还会受到两种语言熟练度的调制，具体而言：母语的熟练度水平会调节二语加工的神经网络，反之，二语的熟练度水平也会调节母语加工的神经网络。下面我们分别就以上两点，进行讨论。

      

      图5 英语水平对汉语任务的影响

      注：A为英语水平对汉语字形任务的影响；B为英语水平对汉语语音任务的影响。彩图见电子版。

      

      图6 汉语水平对英语任务的影响

      注：A为汉语水平对英语语音任务的影响，STG：Superior Temporal Gyrus；B为汉语水平对英语字形任务的影响，IFG：Inferior Frontal Gyrus.彩图见电子版。

      4.1 汉英双语儿童母语和二语加工神经网络的相互作用

      首先，我们发现汉英儿童双语者第二语言的加工与母语加工存在共享的神经机制，这表现为：我们的全脑分析发现，汉语语音任务和英语语音任务在枕叶都激活了双侧枕下回，双侧角回以及双侧梭状回；在额叶都激活了中央前回，辅助运动区和额中回，在顶叶都激活了顶下小叶；汉语字形任务和英语字形任务也在顶叶、枕叶和额叶激活了类似的脑区。这说明汉英双语儿童的母语网络会被征用来加工第二语言，体现了“同化”过程。与我们研究一致的是，有研究者(Cao，Kim，Liu，& Liu，2014)也发现，汉英双语者在进行英语语音任务和汉语语音任务时表现出相似的激活模式。更为直接的证据，来自感兴趣区域(ROI)分析。我们发现，在进行英文语音、英语字形任务时，右侧枕下回、右侧梭状回和左侧扣带回——这些我们根据一篇对比汉语和英语加工的元分析的文献(Tan et al.，2005)提取出来的汉语特异脑区也都得到了显著的激活。因为汉字由笔画、部首组成，这种方块字需要整体视空间加工能力以及更高水平的视空间分析能力，右侧大脑在对视觉信息进行整体加工的过程中起到更重要的作用(Jonides et al.，1993；Smith et al.，1995)，所以右侧枕下回、梭状回在阅读汉字时更多地参与。左侧扣带回与补充运动区、壳核(putamen)、脑岛等组成发音运动系统，在对不熟悉的语言进行加工时起到认知引导和控制作用(Bates et al.，2003；Gerardin et al.，2004；Riecker et al.，2005；Walton，Devlin，& Rushworth，2004)。虽然在我们的任务中不需要发音阅读，但在静读中，仍然需要运动准备以及默读(Price，Wise，& Frackowiak，1996)。前人研究(Meschyan & Hernandez，2006)也发现，在阅读熟练度较低的语言时，可塑性更高的发音运动系统(articulatory motor system)会表现出更大的激活。在本研究中，当儿童在进行相对不熟悉的二语加工任务时，左侧扣带回的激活能够为其提供更多的资源，保证二语加工的进行。综上所述，右侧枕下回、左侧扣带回以及右侧梭状回作为汉语加工的特异脑区，在儿童进行英文任务加工时也得到显著激活，说明儿童的第二语言加工征用了母语的加工网络，体现了母语对第二语言加工的神经网络的作用。

      其次，我们发现为满足第二语言的加工需求，汉英儿童双语者第二语言加工时除了征用母语加工的神经网络外，还会有额外的脑区卷入。具体表现为：在全脑分析中，除了与母语加工共享的脑区网络外，英语语音任务在颞叶额外激活了颞上回和颞中回，英语字形任务额外激活了脑岛。以往脑成像研究(Booth et al.，2002；Petersen，Fox，Posner，Mintun，& Raichle，1988；Simos et al.，2000；Xu et al.，2001)一致发现，左脑颞中回以及颞上回在英语母语者的语音加工中发挥着重要的作用，该脑区的激活有利于进行更加精细的语音分析，这也是对更小的语音单元进行有效加工所需要的结构(Simos et al.，2000，2002)。在本研究中，汉英儿童双语者在进行英语语音加工时，颞上回和颞中回都表现出额外的激活，而这些脑区正是英文母语者进行语音加工时所使用的结构，说明母语加工的神经网络因为不能适应第二语言学习的特点，需要额外“卷入”适应英语加工的脑区来加工第二语言，体现了“顺应”的过程。我们的这个发现跟Tan等人(2003)的研究是不一致的。Tan等人(2003)对汉英双语成年人的研究中，左侧颞中、颞上回没有在英文语音任务表现出显著激活，他们认为，他们的结果反映了在语音加工层面上，双语者更倾向于将母语的加工策略应用于二语加工中，不倾向于使用“从字母到语音”——这种拼音文字所经常采用的加工策略。我们在儿童被试中发现了与该研究不一致的地方，这种冲突可能是由被试的年龄差异造成的：Tan等人的研究都以成人为被试，且被试都在较晚的时间(12岁以后)才学习了第二语言英语，是晚期的汉英双语者；而我们研究的儿童平均在6岁的时候就已经进行了二语学习。Mohades等人(2012)的研究曾发现，双语儿童的二语习得年龄给他们带来在白质纤维束结构上的差异，习得年龄早的双语者在额枕纤维束的各向异性平均值明显高于习得年龄相对较晚的双语者以及单语者。他们认为，对于还处于语言发展关键期的儿童来说，他们大脑可能具有更强的发展可塑性，能够帮助其获得适应二语加工的新的神经网络。Li等人(Li，Legault，& Litcofsky，2014)在对第二语言学习的神经可塑性的综述中也提到，二语学习经验会给儿童的大脑结构带来变化，主要体现在灰质密度的增大和白质完整性的增加。

      最后，我们发现了二语学习对母语加工神经网络的作用，这也是本研究比较重要且有趣的一个发现。具体而言，我们发现：在进行汉语语音任务和汉语字形任务时，英语特异脑区左脑梭状回、额下回和额内侧都有显著的激活。位于颞顶联合区的梭状回是进行视觉词汇识别(VWFA)的关键脑区(Cohen et al.，2000)，它在汉语加工和英语加工中都发挥着重要的作用。但在汉英两种不同的书写系统中，左侧梭状回在具体空间位置上有细微的差异。左脑梭状回的内侧在汉语中激活更显著，但我们研究中提取出来的感兴趣区位于左脑梭状回皮层的外侧，该区域与英文加工联系更紧密。同时，我们研究结果中发现的左脑额下回主要是指前额叶皮层的腹侧(BA44)，Tan等人(2005)在元分析中发现，该部位在汉语和拼音文字中都发挥着重要作用，但是对于拼音文字的作用更大。它和补充运动皮层(BA6)在从字素向音素的转换过程中激活显著(Fiez，Balota，Raichle，& Peterson，1999)，也和语音加工中进行默读准备(subvocal rehearsal component)有关(Chein，Ravizza，& Fiez，2003；Smith & Jonides，1999)。作为英语特异脑区，它在汉语任务加工时也显著激活，说明儿童在二语加工过程中习得的策略可能被运用进对母语的加工中。我们“二语学习会作用于母语加工”的发现得到最近几项研究的支持：Mei等人(2014)发现人造语言的训练显著改变了被试母语加工的神经网络内的脑区活动水平。他们还发现，长期的二语(汉语)学习经验同时会影响英语母语者梭状回的偏侧化(Mei et al.，2015)。Dussias和Sagarra(2007)和Zinszer等人(2015)也分别通过眼动研究和近外光学成像研究发现，第二语言的接触时间会影响西班牙语-英语双语者对母语的句法分析(Dussias & Sagarra，2007)和汉英双语者对母语词汇声调的听知觉加工(Zinszer et al.，2015)。这些研究都说明：二语学习经验会作用于成人的母语加工。我们的研究以汉英儿童双语者为被试，从神经机制的角度，从字形加工和语音加工两个水平，对这个问题进行了更深入地阐释。

      4.2 双语熟练度对汉英双语儿童双语加工神经网络的调制

      早有研究发现，二语熟练度会对双语加工的神经机制起到不同的调节作用(Luke，Liu，Wai，Wan，& Tan，2002)。我们使用英文听写单词作为反映儿童英语熟练度的测量指标，结果发现，儿童的英语熟练度水平越低，则汉语特异脑区左侧扣带回在汉语任务中的激活越强。左侧扣带回与补充运动区、壳核(putamen)、脑岛等组成发音运动系统，在语言加工中起到重要作用。语言熟练度低，可能对左侧扣带回提出更高的加工要求，表现出激活的增强。

      我们的研究还发现：母语水平的高低同时会对二语加工的神经网络带来影响。我们将汉字识字量和汉语阅读流畅性作为儿童汉语熟练度的测量指标，发现在英语语音判断任务中，儿童的母语熟练度越低，则英语特异脑区左侧颞上回的激活越强。而在英语字形判断任务中表现出相反的趋势：母语熟练度越低，则英语特异脑区左侧额下回的激活越弱。英语母语者的左侧颞上回收集来自正字法加工的信息，并将信息传递到语言加工环路的前部(Bitan et al.，2005；Chu et al.，2013；Simos，Rezaie，Fletcher，& Papanicolaou，2013)；左侧颞上回在语音押韵任务中的激活强度显著高于正字法任务，在语音加工中发挥着更重要的作用(Cao et al.，2010)。额下回主要参与词汇选择、词汇表征和控制检索的过程(Badre，Poldrack，Pare-Blagoev，Insler，& Wagner，2005；Badre & Wagner，2007；Lau，Phillips，& Poeppel，2008)，两个脑区的激活共同保证了语音加工的进行。Cao等人(2010)关于汉语阅读发展的研究发现，左侧颞上回会随着年龄的增加而表现出激活强度的下降，说明随着个体不断成熟，其对具体的语音信息的依赖性也越来越低；而左侧额下回的激活值则会随着年龄和阅读能力的提高而不断增强，说明个体能力的成熟使其在语言加工中对抽象的词汇表征信息的依赖性增强。在我们的研究中，母语熟练度的提高导致左侧颞上回激活的降低和左侧额下回激活的增强，这可能是由于随着母语熟练度的提高，对具体语音信息的依赖减少，对词汇抽象表征的依赖增加，而这一加工策略的发展变化迁移到儿童的二语加工中，进而作用于其二语加工的神经网络。

      我们的研究也存在一定的不足。首先，我们缺乏一组英语母语被试，因而无法将英语作为二语情况下的脑激活网络与英语作为母语情况下的脑激活网络进行对比，更深入地揭示汉语对二语(英语)加工网络的作用。其次，我们只在汉英双语者身上进行了研究与论证，若能在英汉双语被试中得到重复的结果，则能更好地证明我们的结论。

      5 结论

      通过对汉英双语儿童在英语语音、字形任务和汉语语音、字形任务下的磁共振扫描，发现儿童在加工英语任务时，汉语特异脑区如左脑额中回表现出显著激活，这说明母语加工脑区参与到二语加工的神经网络中；在加工汉语任务时，英语特异脑区左脑额下回等表现出显著的激活，这说明二语加工的脑区也会作用于母语加工的神经网络；同时，两种语言之间的相互作用还会受到两种语言熟练度的调制：1)英语熟练度越高，汉语特异的加工脑区左侧扣带回在汉语语音、字形任务中的激活越强，这也许是由于语言熟练度低，可能对左侧扣带回提出更高的加工要求，表现出激活的增强；2)汉语熟练度越高，英语加工特异的加工脑区左侧额下回在英语字形任务中的激活越强，而左侧颞上回在英语语音任务中的激活越弱，表现出相反的趋势。这一趋势与汉语儿童母语阅读发展中随着熟练程度的提高逐渐减少对具体的语音信息的依赖，逐渐增加对抽象的词汇表征的依赖是一致(Cao et al.，2010)，在英语阅读中也表现出这一趋势，可能表明母语的加工策略被迁移到二语加工中。

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