[大脑左半球语言优势的发展过程] 语言功能优势大脑半球

  摘 要:在近代先进技术的支持下,科学家们发现了人脑的左右半球有着明确的分工。在语言功能方面,左脑具有比右脑明显的优势。本文浅要地分析了左脑是何时且是怎样发展为具有语言优势的。
  关键词:左半球;语言优势;偏侧性
  中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2012)12-255-03
  
  19世纪60年代,人们对颅相学关于人类的某些高级功能在大脑中定位的理论进行了激烈的争论。当时的许多颅相学家(如, F. J. Gall,德国医学家,大脑定位学说的提倡者,颅相学的创始人)主张,人的心理活动是由一系列的独立的高级功能组成的,人类的道德、智力和精神方面的能力都与大脑中某些特定的部位的活动密切相关,其中语言也与大脑的某个特定部位的活动相关。1961年,Paul Broca根据其对失语症病人的研究发现了这些病人大都是大脑左边球受到过损伤,因此他认为“我们用左半球说话”。自此以后,越来越多的研究表明,人脑的左半球具有着语言优势。
  一、大脑左半球具有语言优势
  Broca的结论主要是通过对病人的观察以及在其病逝后对其大脑解剖研究后得出的,如果说仅靠观察而得出的结论可能具有偏差性的话,那么在近代先进技术支持下的各种实验也证实了我们的大脑左半球具有语言优势。
  对大脑脑胼胝体断裂的病人的研究表明了语言在大脑储存中的左极化趋势。胼胝体位于大脑半球纵裂的底部,是连接左右两侧大脑半球的横行神经纤维束,也是大脑中最大的连合纤维。对于某些患有严重癫痫症的病人来说,其他的治疗方式已经失去了作用,所以不得已采取了切断脑胼胝体的治疗方式。虽然切断了大脑左半球与右半球的联系,但是每个半球依然有着原有的正常功能。这类病人虽然在日常生活中与常人无异,但是在实验环境下却向研究者们提供了探索各个半球功能的可能性。
  在实验环境下(Hoff,2009),实验者向这类病人——被试呈现图片,而且只在被试的可视范围的左边区域呈现图片(见图1)。因所对这类病人来说,所有从视网膜左边区域进入大脑的信息都只会传入右半球,而无法像正常人一样通过脑胼胝体向左半球传递信息,所以只有右半球知道所呈现的图片是什么。实验结果显示被试在这种情况下通常无法形容他们看到了什么,但却能用左手画出图片的内容。因此研究者们认为被试不能用言语表达图片的内容是因为右半球虽然知道图片的内容,但它却不具备语言的功能,因此被试无法用言语表达,只能用左手画出;而左半球虽然具有语言的功能,却不知道图片里的内容。
  对大脑功能齐全的正常人的研究也证明了语言在大脑储存中的左极化趋势。运用事件相关电位(ERPs)探测大脑头皮脑电活动的实验,以及运用脑显像技术侦测大脑皮层活动。
  另一种解释是认为在处理新的刺激时右半球强于左半球,而左半球专职于运行熟练的程序,而语言就是熟练程序的一种。为了证明这种观点,Mills及其同事(2005)对20个月大的婴儿进行了实验。研究发现对于词汇量较大的婴孩儿来说,处理熟悉的词汇更倾向于是大脑左半球的功能。不管是哪一种解释,他们都源于同一种现象,那就是左半球有着比右半球明显的语言优势。
  二、左半球何时具有语言优势
  长久以来,研究者们对大脑左半球是何时具有语言优势的提出了很多假设,其中最有影响力的是“潜力均等假说”(Equipotentiality Hypothesis)和“不变性假说”(Invariance Hypothesis)。前者认为左半球的语言优势不是与生俱来的,相反,左右半球在个体出生时都具有获得语言优势的可能性。也可以理解为语言在最初的时候是同时储存在左右半球中,随着个体的成长,才转而只储存在左半球中的。如果该假说成立,那么我们就可以预测幼儿在双耳分听实验中的表现,在大脑活动探测中得到的数据,以及脑损伤对其语言的影响程度都会和成人的不一样。不变性假说认为,左半球生来就具有像成年人一样的优势,这种偏侧优势不会随着年龄的成长而有任何改变。如果该假说成立,那么我们就可以预测,幼儿在语言处理上具有偏侧性优势,和脑损伤对其语言影响的程度与成人相似。那么究竟哪一种假说才正确解释了左半球是何时具有语言优势的呢?研究者们对此进行了一系列的实验,并从这些实验里找到了相关的依据。
  1、来自儿童如何加工处理语言的研究的依据
  研究者对幼儿采用了与研究成年人脑偏侧性相同的试验方法,发现了幼儿在处理语音刺激时就已具有左脑偏侧性。运用fMRI技术(功能磁共振成像技术)的研究结果表明(Dehaene Lambertz, Hertz Pannier, &Dubois, 2006),新生婴儿和三个月大的婴儿与成年人一样在语音刺激下,左半球明显比右半球活跃。不光是语音刺激,研究还发现婴儿在非语音声音刺激下左半球也比右半球活跃,这说明人在出生的时候据具有用左脑处理声音刺激的趋势,只是随着年龄的增长,右脑开始担任起处理非语音声音处理的任务,而左脑把对声音刺激进行处理的范围缩小为了语音刺激。如同在对对年龄大些的儿童和成年人进行研究后发现的那样,他们的左脑更倾向于处理语音信息。在Molfese及其同事(1975)的实验案例中,他们向不到十个月的婴儿,四到十一岁的儿童,以及成人这三类人群提供音节,单词,非语音声音三种刺激,并记录了不同人群在受到每种刺激下电生理学反应。他们发现大多数被试在语音刺激下,左脑有着明显的活跃,在非语音声音的刺激下,右脑有着明显的活跃。在对儿童运用双二分听法的实验中,同样发现了语言的左脑偏侧性。Hiscock(1988)在实验中发现,和成人一样,两岁的儿童对言语刺激就已具有了右耳优势。Best(1988)在她的实验中除了找到了语言偏侧性的依据,还发现了究竟是语音中什么成分引起了左脑的活跃。她对婴儿采用了调整后的双二分听法后发现婴儿对语音刺激中的辅音有着右耳优势,而不是元音。因此她认为是辅音的发音方式改变快速的特质(与元音的发音方式相对平稳比较)引起了左脑的反应。   以上发现虽与潜力均等假说不相符合,但是也不是说婴儿从一出生就具有和成人一样的大脑结构。事实上,人脑要等到15岁的时候才会发育成熟,而且尽管人在出生的时候大脑就具有语言的偏侧性,但是偏侧的程度随着生长而发生改变,以及随着语言知识的增长而改变(Witelson, 1987; D.L.Mills et al., 2005)。
  2、来自儿童失语症研究的依据
  研究者们曾经认为对儿童来说不管是左脑还是右脑受伤都同样会导致失语症,而且和成人不同,儿童能完全康复。如果这个观点是正确的,那么它就支持潜力均等假说,Eric Lenneberg在1967年还对这个观点做了非常有名的论证。作为第一个从生理学角度去探求语言发展过程的科学家,虽然Lenneberg的理论还是有可取之处,但是后来儿童失语症的研究结果却与该观点大相径庭。Woods和Teuber(1978)观察了六十五个大脑有损伤的儿童,这些儿童都是只有左脑或右脑受到损伤。通过观察他们发现左脑受损的儿童常常伴有失语症的症状,而右脑受损的儿童则很少患失语症。他们认为,早前之所以有研究认为右脑受损导致会失语症是因为这些研究都是在患者接受抗生素治疗前进行的,也就是说是因为右脑受损又没及时接受抗生素治疗,细菌感染了整个脑部才引起的失语症,而并不是因为右脑受损才导致的失语症。至于儿童能不能完全得到恢复,Woods和Carey(1979)对此进行了实验。他们对在儿童时期患有失语症但后来似乎完全恢复了的青少年和成人进行了一系列的实验。结果显示这些看似恢复了的被试在测试中的分数是低于正常人的,因此Woods和Carey认为童年时期左脑受损导致的失语症会给患者带来终身的损伤。更多的后续实验也有相同的发现(Aram, Ekelman, Rose,&Whitaker, 1985; Vargha-Khadem, O’Gorman,&Watters, 1985)。
  对儿童失语症的研究发现与电生理学实验数据和双耳分听法的实验结果是一致的,那就是左半球从出生起就具有语言优势,这也不符合潜力均等假说。但是同时儿童失语症的研究也表明未成熟的大脑跟成人的大脑有不一样的组织方式。这种不一致表现在以下几个方面,首先是儿童易患上与成人不一样的失语症类型。儿童在左脑受损后,更易患上布罗卡氏失语症即语言流利程度受损,而成人易患韦尼克氏失语症即语言看似流利却没有意义,这表明年龄的成长影响着左半球在语言功能上的组织方式(Satz &Lewis, 1993)。其次,与成人相比,儿童能更快更好地从失语症中恢复过来,而且有研究发现儿童换失语症的年龄越小,恢复的情况就越好(Vargha-Khadem et al., 1985)。
  3、来自语言习得前大脑受损的研究的依据
  以上实验探寻的都是儿童在习得语言后,左脑损伤对其语言的影响。那么如果在儿童习得语言之前左脑就受损的话,会出现什么样的情况呢?如果左脑不仅控制着语言信息的处理还负责语言习得的话,那么左脑受损会严重儿童习得语言的能力。而且如果只有左脑负责语言的习得,那么右脑的损伤就就不会对语言的习得和发展造成影响。研究者们(Feldman, Holland, Kemp&Janosky, 1992; Satz&Lewis, 1993; Bates, Stiles, Thal&Reilly, 1998)跟踪观察了一些在未出生前或是出生才几个月大脑就受损的儿童的语言发展过程,虽然结论纷繁不一,但是总的来说,在习得语言之前不管是左脑还是右脑受损,都会导致语言发展的延迟。虽然受损部位与语言发展延迟的联系会因观察的语言成分不同,语言生成和语言理解的不同而不同,但是有一点是明确的,那就是右脑在语言习得前比在语言习得后参与着更多的功能,也就是说早期右脑的损伤会给语言习得带来严重的影响。
  总的来说,从以上研究得到的数据看来,左脑是何时具有语言优势的答案应该介于潜力均等假说和不变性假说之间。一方面,对正常儿童和脑部受损儿童的研究说明了人从一出生大脑就具有语言的偏侧性;另一方面,研究表明婴幼儿虽具有左脑偏侧性,但同时也会使用右脑处理语言信息;对于左脑受损的儿童来说,他们的右脑会比换失语症的成人的右脑接管起更多的语言功能;左脑的偏侧性程度是随着年龄的增长才日趋明显,并不是一出生就具有和成人一样的偏侧程度。因此不管是哪一种假说都不能完全正确地进行解释,所以只有将两者融合才能比较正确地解释左脑是何时具有语言优势的,即人一出生大脑在语言信息处理方面就具有左脑偏侧性,这种偏侧性的程度并不是一来就固定了的,而是随着年龄的增长而增加。那么这种偏侧性是怎样日趋明显的呢?
  三、偏侧性程度日趋明显的原因
  1、大脑可塑性减弱
  儿童在左脑受损后会比成人恢复得更快更好的事实说明,儿童的大脑一定有着和成人不一样的地方,而这种不一样就是儿童的大脑具有更强的可塑性。可塑性是指大脑某个部分会在某种情况下具有通常它不具有的功能的能力(Witelson, 1987)。当儿童左脑受损后,其组织不可能在短时间内得到恢复,因此大脑的其它部位如右脑必须接管起受伤部位之前所负责的功能。尽管有实验表明在语言的某些方面右脑运行得并不如左脑好,但是右脑能在左脑受损后能接管起语言大部分功能及具有更多的可塑性就是儿童为什么比成人恢复得好的原因。这种的可塑性可能来自于儿童未成熟大脑中那些在起初阶段多余的神经结构。大脑中的突触及其之间的连接从在胚胎时期开始发育,到2-5岁的时候发育到最高峰,在这期间这些突触及其连接的数量会超出大脑自身所需要的数量,之后这种数量开始减少,多余的重复的神经结构也随之下减,大脑也随之有了功能区域的划分(Neville, 1995)。在这期间,大脑只会让那些它认为是多余的神经结构消失,而不是那些它所需要的。通常那些被常用的神经结构被认定为是需要的,且被保留固定了下来,而那些没有被用到则被认定为不需要的,因此就就消失了。(下转257页)

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