語言與大腦——簡述語言學習的神經機制

摘要： 文章從作爲言語活動物質載體的人腦的宏觀與微觀解剖結構分析入手，概括性地回顧了對腦言語機能研究的發展曆史，并嘗試性地從腦神經網絡的發育完善和神經沖動的傳遞模式解釋人類語言習的行爲的本質。

     一、腦的言語活動與感知機能

    （一）大腦皮層的言語機能定位

    1、各腦葉與言語活動的關系
    額葉：額葉位于大腦前部，占大腦皮層的1/3。包括中央前回、額上回、額中回、額下回大腦左半球額葉主司計劃、能動與自主運動的控制功能。在詞語、圖像的 記憶試驗中發現，左額葉負責詞語的認知記憶功能；右額葉負責圖像的認知記憶功能。左額葉受損的患者往往缺乏洞察力、自發性和積極主動性，其根據環境調節自 身行爲的能力較差。在言語活動方面，左額葉損傷的患者雖然有複述的能力，但對變化的詞序掌握有困難。同時，他人的和内部的言語對其行爲的調節也有困難。

    颞葉：位于大腦外側裂下，外側面被兩個溝分成上、中、下三個回。颞葉與言語活動的關系主要體現在左側。大腦半球左颞葉主司聽覺、語言和記憶功能。左颞葉及 其邊緣區域受損患引發特定的語言缺陷：Broca區受損導緻運動性失語；Wernicke區病變的患者喪失語言的理解能力；而角回的損傷直接影響患者的閱 讀能力；左颞葉後部病變的患者可表現出命名困難（他們可以說出事物用途，但不能叫出其名稱)；颞枕交界處病變可導緻聽覺和視覺的協調被破壞，不能引起表 象。不能按言語指令完成行爲。

    頂葉：額葉、颞葉、枕葉之間。包括中央後回、頂上回和頂下回。大腦頂葉主要由感覺和監控身體各部分對外界刺激反應的皮質構成。因其所處的特定位置，頂葉的 感覺聯合區域可進行多種感覺信息與言語的整合，該部分受損會導緻書寫、閱讀障礙。左頂葉下部病變的患者在理解邏輯語法結構(如次序或複雜結構等)時有困 難；而右頂葉受損導緻空間關系方面的障礙，如書寫過程中對詞距，行距的把握等(王德春，1997)

    枕葉：位于頂葉之下，颞葉之後，呈三角形。枕葉包括視覺皮層和一級視覺區。大腦半球一側枕葉損傷可導緻患者忽視對另一側視野内物體的視覺感知。因此，枕葉受損的患者可産生不能認詞的閱讀障礙，他們不能讀出書面語，也不能抄寫。右枕葉損傷會導緻患者閱讀速度減慢。

    2、對大腦皮質言語功能研究的曆史

    對腦的語言功能分析始于對腦病患者的研究, 法國神經解剖學家Paul Broca通過對15例大腦病變患者的檢查發現, 大腦左半球額葉損傷是言語喪失的原因。其所著的《我們用大腦左半球說話》一書中成爲大腦皮層的定位學說的宣言。自此，大腦左半球額下回後部被定名爲具有言 語運動功能的Broca區。

    對Broca區的進一步研究顯示，控制語言表達的大腦皮層區比Broca本人所界定的區域更大一些，當位于額葉中後回的大腦左半球的頭、眼和手運動的投射 區皮質受損後，患者無法協調頭、眼移動和手的活動，因此失寫。該區域被從Broca 區分離出來，稱爲Exner 區, 即書寫中樞。

    1874年，德國神經學家Carl Wernicke通過病體解剖發現，大腦左半球颞上回病變患者有嚴重的理解障礙，既無法理解别人的話，也聽不懂自己說的内容，其語言表現爲語量大、流利但 不能達意。此後的研究進一步顯示，影響言語感覺/理解功能的區域包括大腦半球後部的颞葉、頂葉比較廣的區域，該區域被定名爲Wernicke 區。

    位于頂葉，在Wernicke 區後方，與Broca 區 和Wernicke 區并列的言語中樞是角回區，它負責聽覺語音信息與視覺文字信息之間的轉化。使人可以寫下聽到的内容，朗讀看到的文字。 角回區受損，患者喪失語音聽覺感知與文字視覺感知間的聯系，不能将書面語轉化爲可用于理解的語音形式，無法理解書面語的含義。因此，該區又被稱作爲"閱讀 中樞"。

    除以上4大言語中樞，大腦皮層的一些其他區域也具有言語功能，其中包括連接B區與W區的弓狀束；枕颞葉交界區；颞頂枕葉交界區；三級頂枕葉區；中央後區下部和左颞區中部。

    值得注意的是，大腦皮層各言語區之間具有複雜的神經連結，而不是明确分割的。這種連結是由許多的神經纖維組成的。某些神經元可能參與多種言語功能活動。因此，大腦皮層各言語區之間的任何一部分神經通路受損，都将可能導緻不同類型的言語障礙。

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   （二）大腦皮層下的言語區
    腦的言語機能不僅體現在語言行爲大腦皮質上的機能定位，同樣受到皮質下各神經中樞的調節和控制。大腦皮層下的言語區主要可概括爲丘腦、下丘腦、基底神經節和小腦。

    丘腦使大腦皮層中Broca Area 與Wernicke Area之間進行言語處理(即言語表達和言語理解)的中轉站。如前所述，丘腦雖然不是言語發生的部位，但它負責将來自身體各部分的感覺信息投射到大腦皮質 的相應區域，從而影響語言功能。丘腦受損後，患者可表現爲緘默，也可體現爲言語雜亂(語量增大、但累贅、錯亂)。

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    下丘腦作爲控制情緒及多種行爲動機的神經中樞，其損傷可導緻患者言語行爲動機缺失，患者不願意說話，言語遲緩，發音困難(王德春，1997)。

    基底神經節是埋藏于髓質中靠近腦底的灰質團/核群，由尾狀核、豆狀核、屏狀核和杏仁核等構成，有參與控制運動的機能。其損傷會引發言語重複、言語模仿和刻闆的口語。

    小腦的主要作用是通過許多神經纖維和腦的其他部位發生聯系，從而配合大腦皮質，保持肌肉的緊張力，調節全身的随意運動，特别是維持軀體平衡(劉觐龍、韓湘文，1990)。它的損傷會引發構音、語速和韻律等方面的運動失調構語障礙。
    此外，大腦皮層下的灰質、白質各區也通過投射纖維共同調節大腦皮層的言語功能，通過這些神經連通反饋線路的作用，使處理語言信息的神經網絡更爲完善和強大。 

    二、語言習得的神經機制

    （一）語言習得理論的發展的主要階段性成果
    早期語言習得理論是建立在條件反射學說基礎之上的——兒童在習得語言的過程中，不僅接受來自于客觀環境中的實物刺激，來自于語境中伴随實物而出現的語言信 号同樣作用于兒童的大腦，兩者是緊密結合的。而後天認知能力的發展使兒童學會了對事物的特征加以綜合，并以詞語的形式加以概括。詞就成爲第二信号系統的刺 激(如"前有梅林，可以解渴")，得以脫離實物刺激本身。當兒童思想的表達完全可以建立在詞語間的聯系上時，語言體系逐步地形成了。随着行爲主義心理學的 刺激——反應論的進一步發展，斯金納等人提出語言信号産生的刺激和其他感覺刺激一樣，作用于兒童大腦的相應部位，令其做出相應的反應，而環境對反應所産生 的反饋(如家長、老師的批評或鼓勵等)成爲新一輪的刺激，強化了刺激——反應的過程，促使語言習慣的形成。

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    從20世紀50~60年代開始，人們開始注意到兒童語言習得的特殊性與創造性。生成語法學派提出兒童具備先天的語言習得機制(LAD),他們運用這種與生 俱來的能力，通過複雜的心理過程，對所聽到的話語進行加工和分析，構築這一語言的語法，并根據語法規則來生成無限的語句。

    皮亞傑的習得理論結合了先天能力論與後天經驗論的觀點，他不否認語言能力是大腦一般認知能力的一個方面，知識的獲得有賴于先天的能力。但認知結構的發展是 兒童主動發現、自發學習的結果。而所有發現和學習時應當在後天的社會交往/社會環境中才能完成的。因此，兒童語言具有創造性，但模仿、學習在語言習得中仍 起着不可低估的作用。

    （二）語言習得的神經機制
    抛開心理認知框架下語言掌握的先天論與後天論的争端, 語言習得終究無法擺脫其必備的物質載體——大腦, 換句話說,語言信号的輸入和輸出是以神經沖動的形式在腦神經網絡中進行傳遞的。大腦半球的内部組織中構成腦神經傳導網絡系統的主要成分包括：皮質(灰 質)、髓質(白質)和基底神經節。由神經細胞體構成的皮質負責接受、處理和發出神經信息; 構成髓質的大量神經纖維負責在腦半球、腦皮層的各部分腦區、脊髓與腦幹間建立廣泛的聯絡，保障神經信息的傳遞；而埋藏于髓質中的基底神經節則具有參與控制 肌肉運動的機能。

    觀察發現，髓質在兒童出生後的幾天直至11歲一直處于生長發育期，神經纖維的生長在神經系統之間建立起一個多通道的神經網絡系統，有力地保障了神經信息在 網絡内的傳遞和源于各類感官系統的神經信息整合。這一發現爲刺激——反應論的兩個信号系統假說奠定了生理學基礎。

    構成灰質的神經細胞體/神經元向外發出樹突和軸突，樹突從其他神經元的末端終球(Terminal end bulb)接受電化學脈沖并将其傳導至其神經細胞的細胞體内。軸突則負責将細胞體發出的電化學脈沖傳導至其他神經元。在樹突、軸突和細胞體之間的接觸點稱 爲突觸(Synapse)，依賴突觸，神經沖動得以往返傳遞。

突觸概念的實質就是一個神經細胞的軸突和另一個神經細胞體或其樹突、軸突之間的間隙。這個間隙的構成包括突觸前細胞的突觸前膜和突觸後 細胞的突觸後膜。在兩種類型的突觸中，電突觸可以在神經細胞間直接傳導電脈沖;而化學突觸則需要借助靠近突觸前膜的小泡中的化學遞質傳導神經沖動,即當包 括語言信号的刺激通過多維感官通道在皮質的特定區域形成興奮點後,該點的神經元内部與其周圍神經元之間就形成了電位差, 電脈沖沿着軸突向處于其末梢的突觸前膜傳遞，靠近突觸前膜的小泡破裂,釋放出化學遞質,并通過突觸間隙傳向突觸後膜,形成連鎖性的電位變化和新的興奮點。 由于一個神經細胞可能以不同形式同時與其它多個神經細胞相連,因此,由一個神經細胞傳出的神經沖動實際上是對經過其突觸後膜來自于不同神經細胞的興奮型或 抑制型神經沖動的加工整合。複雜的信息通過輻射、聚合、鏈鎖和環狀等多種神經元聯系方式，在巨大的神經網絡系統中得以迅速處理。語言的掌握就是建立在這一 基礎之上的。