語言神經認知/雙語的神經認知
前一章透過介紹不同的發展階段，探討了單語嬰兒和幼兒的語言習得。對此，感興趣的讀者可能想知道這些發展階段在雙語兒童中是否相似，以及雙語和單語語言處理和產生的普遍差異。本章旨在解答這方面的疑問。
首先，在介紹基於使用腦電圖 (EEG) 或功能性磁共振成像 (fMRI) 的實驗的神經學證據之前，應該詳細概述和定義“雙語”一詞本身，因為有許多不同的方法，這些方法或多或少是自由的（Obler & Gjerlow，1999）。例如，你知道那些在學校學習過英語的人也可以被稱為“雙語”嗎？隨後，將介紹雙語失語症，因為關於失語雙語的研究是首次嘗試將多種語言定位在大腦中（Abutalebi、Cappa 和 Perani，2001）。因此，將介紹不同型別的恢復模式。
然後，有一節專門介紹關於雙語語音處理以及語義和句法處理的腦電圖研究，並將結果與這些事件的單語處理進行比較（參見 Moreno、Rodriguez-Fornells 和 Laine，2008）。本節將接著介紹關於不同語言輸入導致的神經啟用的研究。最後，本章應回答關於習得年齡或熟練程度是否會導致雙語神經組織差異的問題。
人們普遍認為，幼兒比年長兒童或成年人更快地學習另一種語言（Abutalebi 等人，2001；Halsband，2006；Harley，2008；Obler & Gjerlow，1999）。此外，據報道，嬰兒更容易適應不同的口音，因為他們仍然能夠整合和區分另一種語言的語調，即兒童能夠調節他們的發音器官，而成年人則不行（Halsband，2006；Obler & Gjerlow，1999）。總的來說，語音和形態學方面似乎在生活中後期更難習得，儘管詞彙習得則相反（Abutalebi 等人，2001）。因此，只有達到一定年齡的兒童才有資格被稱為雙語，還是應該進一步強調學習外語詞彙的重要性？
正如本章引言中提到的，術語“雙語”遇到了許多不同的定義，這些定義或多或少是限制性的（Obler & Gjerlow，1999）。一方面，有些人將能夠用另一種語言進行交流的人稱為“雙語”，而不管他們的習得年齡或熟練程度（Abutalebi 等人，2001；Fabbro，2001a；Obler & Gjerlow，1999；Paradis，2003）。但另一方面，人們可能更傾向於將能夠像另一種語言的母語人士一樣用另一種語言交流的人稱為“雙語”（Obler & Gjerlow，1999）。然而，正如一些研究人員指出的那樣，雙語確實意味著雙語個人將兩個母語人士的知識結合起來，這意味著兩種語言的知識並不一定完美（Fabbro，2001a）。相反，每個雙語都包含一個“獨特而複雜的神經系統，在個體案例中可能有所不同”（Abutalebi 等人，2001，第 188 頁）。因此，Harley（2008）提出的以下定義似乎相當合理，他將雙語定義為“在從出生起就接觸兩種語言的文化中長大的人”（第 153 頁），不需要精通兩種語言，但至少要在第二語言方面非常熟練。考慮到這種定義，許多人可以被稱為雙語，因為在世界上某些地區，接觸到不止一種語言已經變得非常普遍（例如，加拿大、瑞士、比利時、美國、印度）。正如我們所見，找到一個恰當的，尤其是通用的“雙語”術語定義並不像看起來那樣容易，因此一些科學家透過將這一概念分成不同的類別，達成了一種更細緻的定義。
首先，同時雙語、早期順序雙語和晚期順序雙語之間存在區別（Harley，2008；Paradis，2003）。同時雙語意味著母語和第二語言是同時習得的，這種情況經常發生在父母一方來自另一個國家（Harley，2008）。“早期順序雙語”和“晚期順序雙語”這些術語似乎不言自明，因為它們分別指兒童在童年早期學習第二語言，以及青少年學習第二語言（Harley，2008）。通常，人們甚至只區分早期雙語和晚期雙語，例如，Paradis（2003）將早期雙語描述為在嬰兒期同時獲得兩種語言的個人。與所謂的早期雙語形成對比的是所謂的晚期雙語或流利第二語言使用者（Paradis，2003）。屬於此類群體的人在後期而不是同時獲得了他們的第二語言（Paradis，2003）。最後，區分了主動雙語和被動雙語（Harley，2008）。
由於本節已經詳細介紹了“雙語”一詞，現在出現的問題一方面是，總的來說，是什麼讓雙語人士不同於單語人士，另一方面是，考慮到他們學習第二語言的時間不同，早期雙語人士與晚期雙語人士有什麼區別？從神經生理學證據來看，可以區分嗎？這些問題將在本章的後續部分中得到解答。
關於雙語失語症的研究揭示了大腦中語言的組織方式，並能夠描述語言之間的分離（Fabbro，2001b；Obler & Gjerlow，1999）。這些研究是首次嘗試將不同語言定位在一個大腦中（Abutalebi 等人，2001）。如果你已經閱讀了本書的其他章節，那麼術語“失語症”對你來說應該很熟悉（參見關於失語症的章節）。由於雙語或多語人士能夠理解和/或產生兩種或多種語言，所以就會出現這樣一個問題：在中風和隨之而來的失語症的情況下，會發生什麼？
理論上，如果每種語言都定位或表示在同一個大腦區域，那麼失語症患者應該在他們習得的任何語言中都表現出相同的缺陷（Obler & Gjerlow，1999）。同樣，所有語言的恢復程度應該相同，這意味著所有語言都以平行方式恢復（Fabbro，2001a；Obler & Gjerlow，1999；Paradis 2004）。然而，也報道了不同的恢復模式，有時似乎只有一種語言受到影響（Abutalebi 等人，2001；Paradis，2004）。例如，有些人在一次恢復一種語言，一種語言恢復速度快於另一種語言，這被稱為“差異恢復”（Obler & Gjerlow，1999；Paradis，2004）。所謂的“拮抗恢復”模式代表一種模式，其中一開始只有一種語言可用，但隨著另一種語言恢復，這種語言消失或倒退（Fabbro，2001a；Obler & Gjerlow，1999；Paradis 2004）。如果這種模式重複出現，則被稱為“交替拮抗”。
此外，有時語言會混合在一起，即“混合恢復”，這意味著在說話時，個人會混淆兩種語言的詞語（Paradis，2004）。在這方面，有一些規則試圖解釋語言的差異恢復。要麼是先習得的語言，即母語，是第一個恢復的語言，要麼是在中風/失語症發生時使用最多的語言（Fabbro，2001a；Obler & Gjerlow，1999）。然而，到目前為止，還沒有對雙語失語症患者不同恢復模式進行真正的解釋（Fabbro，2001a），但人們推斷，由於存在差異恢復模式，不同語言在大腦中組織在不同的區域（Abutalebi 等人，2001）。
到目前為止，我們已經證明，雙語個體中的失語症會導致非常不同的後果，因為我們已經描述了恢復模式的混合情況。因此，到目前為止，基於對雙語失語症患者的檢查的證據表明，不同語言定位在大腦的不同部位。然而，在從另一個角度研究這個問題之前，即使用成像技術，下一節將概述單語人士和雙語人士在基於 ERP 成分的語言處理方面有何不同。
之前關於語言發展的章節已經提到了 ERP 成分在語言處理中的重要性，並介紹了一些最相關的成分。因此，本節將從另一個角度，即“雙語”的角度，闡述這些已經介紹過的成分。
從語言發展章節中，我們應該記住，區分非母語語音對比的能力會隨著年齡的增長而下降，而區分母語語音對比的能力會增強，但並非所有受試者都是如此 (Kuhl, 2004; Kuhl 等人, 2008, Moreno, Rodriguez-Fornells, & Laine, 2008)。也許在閱讀本小節時，你可能會問自己，這是否也適用於雙語的個體。對此，Garcia-Sierra 等人 (2011) 報告說，只有極少數研究對雙語受試者進行了此方面的研究。因此，他們對西班牙語-英語雙語兒童進行了一項研究，目的是探討 ERP 對兩種語言的語音辨別能力、對每種語言的接觸程度以及每個兒童隨後產生的雙語詞彙能力之間的關係 (Garcia-Sierra 等人, 2011)。
在他們的實驗設計中，Garcia-Sierra 和她的同事使用了雙重奇異正規化，該正規化已知在出現不同的語音對比時會引發一種稱為失配負波 (MMN) 的 ERP 成分 (Moreno 等人, 2008; 參見關於 語言發展 的章節)。
首先，雙語者對語音輸入的大腦反應與單語者表現出的反應不同 (Garcia-Sierra 等人, 2011; Rivera-Gaxiola, Silva-Pereyra, & Kuhl, 2005)。在 6 到 9 個月大時，沒有發現對英語或西班牙語對比的神經辨別，而在 10 到 12 個月大的雙語者中則發現了這種辨別 (Garcia-Sierra 等人, 2011)。從那時起，雙語者表現出持續的改善 (Garcia-Sierra 等人, 2011)。相比之下，單語嬰兒在 6 到 9 個月大時就已經對兩種對比，即母語英語和非母語西班牙語，表現出顯著的 MMN，並在 10 到 12 個月大時只對他們的母語表現出 MMN (Rivera-Gaxiola 等人, 2005)。
此外，為了調查語言接觸的影響，Garcia-Sierra 和她的同事 (2011) 報告了調查前的語言接觸評分。該評分源於家庭訪談和雙語問卷調查 (Garcia-Sierra 等人, 2011)。然後，根據給定的語言接觸評分，將嬰兒分成不同的組，其中一組代表對一種語言的接觸程度較高，另一組代表對一種語言的接觸程度較低 (Garcia-Sierra 等人, 2011)。特別是，每種語言的高接觸組中的嬰兒在 10 到 12 個月大時表現出強烈的 MMN，這意味著更好的語音辨別能力，體現在更大的負性反應 (Garcia-Sierra 等人, 2011)。與這一發現相反，屬於低接觸組的個人沒有表現出 MMN (Garcia-Sierra 等人, 2011)。最終，在 15 個月大時進行的一項後續詞彙量測試表明，詞彙量與早期神經辨別能力和接觸第二語言之間存在關聯 (Garcia-Sierra 等人, 2011)。
然而，這項關於雙語語音辨別的研究存在一定的侷限性，因為雙語者沒有接觸到第三種陌生的語言對比，因為使用這種第三種對比，預計可以獲得更多資訊，即雙語者是否普遍更容易保持語言處理的神經可塑性，或者這種可塑性是否只適用於習得的語言 (Garcia-Sierra 等人, 2011)。
接下來的部分將調查雙語者與單語者相比的語義和句法處理方面。前者與 N400 成分有關，N400 成分是一種負性反應，在刺激出現後約 400 毫秒出現，繼語義違反之後出現 (Kutas & Hillyard, 1980)。相反，後者與兩個成分有關，一個是早期左側前負波 (ELAN)，它在刺激出現後約 150 毫秒出現，另一個是 600 毫秒的正波 (P600)，它在刺激出現後約 600 毫秒出現，繼句法違反之後出現 (Friederici, Hahne, & Mecklinger, 1996)。
Ardal 及其同事 (Ardal, Donald, Meuter, Muldrew, & Luce, 1990) 進行的一項研究是首批調查雙語個體語義處理的研究之一。他們調查了 48 名雙語者，他們的第二語言是在 3 到 10 歲 (早期組) 或 13 到 17 歲 (晚期組) 之間習得的 (Ardal 等人, 1990)。該研究的目的是檢查雙語者和單語者在第一語言和第二語言中繼語義違反後出現的 ERP，以找到對第二語言詞彙判斷反應變慢的解釋 (Ardal 等人, 1990; Moreno 等人, 2008)。作者報告說，N400 成分的潛伏期在雙語者中略有延遲。事實上，單語者的 N400 平均潛伏期最短，其次是雙語者的第一語言，他們的第二語言的潛伏期最長 (左：395 毫秒 vs 408 毫秒 vs 438 毫秒 - 近似偏差：40 毫秒; Ardal 等人, 1990)。此外，第二語言中的語義違反會導致前部負波的幅度減小 (Ardal 等人, 1990)。事實上，如果很少使用第二語言 (流利程度低/水平較低的人群)，這種負波的幅度就更小 (Ardal 等人, 1990)。然而，與所謂的關鍵期假設相反，沒有發現與習得年齡有關的影響 (Ardal 等人, 1990)。
最後，Ardal 及其同事得出結論，N400 的潛伏期可以被視為評估“中樞神經系統確定給定詞的不一致性所需時間”的一種上限 (第 188 頁)。因此，在大腦開始產生 N400 之前，刺激就必須被大腦處理和評估為某種語言 (Ardal 等人, 1990)。因此，可以認為雙語者在兩種語言中都表現出處理速度降低 (Ardal 等人, 1990; Moreno 等人, 2008)。
Weber-Fox 和 Neville (1996) 對此主題進行了另一項研究。他們調查了 61 名華語-英語雙語者 (Weber-Fox & Neville, 1996)。這些群體之間根據到達美國的年齡不同，即個體接觸到第二語言的時間點 (Weber-Fox & Neville, 1996)。所有年齡組都表現出 N400 成分，但彼此之間存在細微差異 (Weber-Fox & Neville, 1996)。在 1 到 3 歲時到達美國的那組雙語者表現出與英語單語者相似的 N400 成分（即，繼語義違反之後在後部區域出現的負性反應，在右半球更大；Weber-Fox & Neville, 1996）。在 4 到 6 歲和 7 到 10 歲時到達美國的雙語者顯示出類似的模式，儘管沒有發現關於半球的差異 (Weber-Fox & Neville, 1996)。據推測，這也可能是由於受試者的左右手優勢 (Weber-Fox & Neville, 1996)。然而，最後一組雙語者，他們在 16 歲以後到達美國，表現出更寬的潛伏期視窗，並且平均幅度也更大 (Weber-Fox & Neville, 1996)。隨後，將每組的結果與之前一項研究中單語者的表現進行了比較 (Weber-Fox & Neville, 1996)。結果表明，對於較年輕的群體，沒有顯著影響，但 11 到 13 歲時到達美國和 16 歲以後到達美國的群體，其峰值潛伏期與單語者相比有所延遲 (Weber-Fox & Neville, 1996)。正如 Ardal 及其同事 (1990) 的研究中所發現的那樣，Weber-Fox 和 Neville (1996) 指出，這種影響可能反映出處理速度變慢，這可能表明與單語者相比，流利程度降低。在句法違反方面，出現了不同的模式 (Weber-Fox & Neville, 1996)。句法處理似乎更容易受到語言習得年齡的影響，因為本實驗中最年輕的群體沒有表現出 ELAN (Weber-Fox & Neville, 1996)。此外，P600 在最年輕的群體中已經有所延遲，並且在美國到達 11 到 13 歲和 16 歲以後的受試者中有所減小。作者假設這些受試者沒有試圖糾正異常 (Weber-Fox & Neville, 1996)。
總而言之，Weber-Fox 和 Neville（1996）證明了語義處理在個體中存在差異，如果第二語言是在青春期後習得的，而語法處理似乎受到第二語言習得年齡的影響要早得多。因此，人們認為不同的神經機制負責語義和語法處理（Hahne & Friederici，2001）。另一項比較（晚期）雙語者和單語者在語義和語法處理方面的研究是由 Hahne 和 Friederici 在 2001 年進行的。他們透過觀察 ERP 成分來研究第二語言學習者的句子理解（Hahne & Friederici，2001）。他們的受試者是日語母語人士，他們在青春期後開始學習德語（Hahne & Friederici，2001）。在實驗設定中，受試者必須聽正確的、語義或語法錯誤的句子以及兩者的組合（即語義和語法錯誤的句子；Hahne & Friederici，2001）。此外，受試者必須在每個句子後對語法進行判斷（Hahne & Friederici，2001）。最終將 ERPs 與德語母語人士的 ERPs 進行了比較（Hahne & Friederici，2001）。在正確句子之後，第二語言學習者表現出比德語母語人士更大的正值（Hahne & Friederici，2001）。作者認為這是“語法整合難度更大的反映”（Hahne & Friederici，2001，p.123）。相反，語義違反在兩組中都包含了可比較的 ERP 模式（N400 成分），而第二語言學習者在語法違反後沒有顯示出預期的顯著 ERP 成分（圖 1；Hahne & Friederici，2001）。此外，由於在語法和語義組合任務中對語法的評估優於語法任務本身，因此推斷出第二語言學習者主要依賴於對語義資訊的評估（Hahne & Friederici，2001）。
總之，本節概述了雙語對語言處理的不同影響。雖然語義處理似乎大體上是完整的，但由於習得年齡或熟練程度，在個體中僅存在延遲（Ardal 等人，1990；Weber-Fox 和 Neville，1996），語法處理似乎受制於另一種神經機制（Hahne & Friederici，2001）。Moreno 及其同事（2008）假設，“早期的負性反應，……可能反映了母語人士中相當自動化的過程，[這] 可能是晚期語言學習者無法實現的，可能是由於神經可塑性的發展限制”（第 489 頁）。
關於雙語失語症的部分已經證明，不同語言在人腦中以不同的方式組織，這表明存在不同的恢復模式（Abutalebi 等人，2001）。進一步研究語言神經組織的步驟是採用成像技術（Abutalebi 等人，2001）。fMRI 和正電子發射斷層掃描 (PET) 等成像技術使科學家能夠從另一個角度看待這個問題。關於這方面的研究將在本章的最後一節中進行回顧。此外，由於雙語個體的 ERP 成分部分一直是關注的重點，我們將轉向一個問題，即在語言處理的神經差異方面，習得年齡或熟練程度哪個更重要。
首先，將介紹一些研究，這些研究報告了第一語言和第二語言處理中的不同啟用模式。Perani 及其同事（Perani 等人，1996）的研究描述了在 PET 中用三種不同語言（第一語言、第二語言和未知語言）聽故事時，第一語言和第二語言處理的神經啟用略有不同。接下來，為了發現第二語言習得的神經基礎，DeHaene 及其同事（DeHaene 等人，1997）對第一語言和第二語言理解的神經表徵進行了研究，因為早期的研究迄今未能做到這一點（DeHaene 等人，1997）。在用他們的第一語言（法語）聽故事時，所有受試者都顯示出相似的啟用區域，即在左顳葉，尤其是左顳上回（DeHaene 等人，1997）。相比之下，用第二語言（英語）聽故事會導致很大的啟用模式變化，這些變化因人而異（DeHaene 等人，1997）。這些啟用中包含的區域包括左側和右側顳葉和額葉區域，儘管與第一語言相比，第二語言在左側顳葉區域的啟用較小（DeHaene 等人，1997）。偶爾，在第二語言處理的情況下，僅在右半球報告了啟用（DeHaene 等人，1997）。根據他們的證據，作者得出結論，第一語言的習得與左半球內部的一個網路有關，而第二語言的習得似乎不存在這種明確的生物學基礎（DeHaene 等人，1997）。Kim、Relkin、Lee 和 Hirsch（1997）也研究了大腦中不同語言的神經組織。與 Dehaene 及其同事（1997）一樣，Kim 等人（1997）發現第一語言和第二語言存在不同的啟用，但只有在成年後才習得第二語言才能發現這些差異。然而，如果在發育早期就習得第二語言，那麼第二語言和母語似乎在相同的前額葉區域被神經表徵（Kim 等人，1997）。
Kim 及其同事（1997）的研究已經表明，某種程度上，“雙語程度”，即早期的或晚期的雙語，會影響語言在神經上的組織方式是相似還是不同。但是，人們可能會想知道，除了年齡之外，是否還有其他方面影響著語言處理的神經組織。
最早在雙語語言處理方面採用成像技術的研究之一是 Klein 及其同事（Klein、Milner、Zatorre、Meyer 和 Evans，1995）的研究。他們使用 PET 來檢查受試者母語（英語）和第二語言（法語）的單詞生成（Klein 等人，1995）。此外，他們發現兩種語言之間的額葉啟用存在很大重疊，即這些啟用是相同的（Klein 等人，1995）。因此，這項研究沒有提供任何證據來證明個體中第一語言和第二語言的神經表徵不同（Klein 等人，1995）。在 Perani 及其同事的另一項研究（Perani 等人，1998）中，也沒有發現母語和第二語言處理之間的啟用差異。在這項研究中，他們的參與者屬於兩個不同的群體（Perani 等人，1998）。一組是義大利語-英語雙語者，他們在十歲後開始學習第二語言，但在第二語言方面獲得了很高的熟練程度（Perani 等人，1998）。另一組是西班牙語-加泰羅尼亞語雙語者，他們在四歲之前就獲得了第二語言（Perani 等人，1998）。由於在兩組中，即早期雙語者和晚期雙語者，處理第一語言和第二語言之間沒有發現顯著差異，因此，習得年齡是一個關鍵因素的假設變得值得懷疑，而第二語言所獲得的熟練程度的作用得到了強調（Perani 等人，1998）。Chee、Tan 和 Thiel（1999）對漢語-英語雙語者進行的 fMRI 研究也獲得了類似的結果。在掃描時，他們的受試者必須用每種語言執行單詞生成任務（Chee 等人，1999）。前額葉、顳葉和頂葉區域以及運動區域在兩種語言條件下都被啟用（Chee 等人，1999）。由於無論是峰值啟用還是特定啟用都沒有顯示出顯著的不同，作者得出結論，漢語和英語都沒有在不同的神經區域產生啟用（Chee 等人，1999）。同樣，早期雙語者和晚期雙語者在他們的神經模式方面也沒有區別，這導致人們認為語言的習得年齡與語言的神經組織無關（Chee 等人，1999）。最後，作者認為，語言的神經可塑性不會隨著年齡的增長而改變，而是流利度可能是這方面的更具影響力的因素（Chee 等人，1999）。Yetkin、Yetkin、Haughton 和 Cox（1996）的研究支援了這一假設。他們招募了精通兩種語言（L1 和 L2）並學習了第三種語言的參與者，而他們對第三種語言的熟練程度不如前兩種語言。參與者必須在所有三種語言中執行一項任務，同時進行掃描（Yetkin 等人，1996）。左側顳葉在所有條件下都被啟用。此外，參與者對他們最不熟練的語言的啟用畫素數量最多（圖 2），這表明處理確實取決於熟練程度或流利程度（Paradis，2003；Yetkin 等人，1996）。然而，第一語言和第二語言的啟用模式之間沒有顯著差異（Yetkin 等人，1996）。因此，可以推斷出，“當一種語言沒有經常使用時，可能需要更大的網路來處理它”（Abutalebi 等人，2001，第 183 頁）。
總之，在回顧了關於雙語個體與單語個體神經組織研究的基礎上，很明顯無法得出雙語者或單語者在啟用模式上是否有所不同的明確結論。相反，需要考慮“雙語”一詞的不同定義。事實上，在這一點上，必須認識到早、晚雙語者區別的可用性。然而，年齡似乎並非解釋雙語者神經組織差異出現的最終解決方案。人們認為，與人類控制功能相關的區域，是額外參與第二語言處理的區域，並且充當某種補償機制（Abutalebi 等人，2001）。然而，如果個人在第二語言方面提高了技能，以至於他/她變得與母語者一樣精通，那麼雙語者可能會較少使用這些區域（Abutalebi 等人，2001）。因此，試圖將神經啟用差異追溯到語言熟練程度似乎比將語言習得年齡歸因於這些差異更合理。
關於“雙語的神經認知視角”這一章將向讀者介紹雙語的複雜概念，並以此概述迄今為止已發展出的不同種類的定義。“雙語”一詞的不同含義的重要性將在回顧雙語者與單語者 ERP 成分和影像學研究時變得顯而易見。前者表明，與單語嬰兒相比，雙語嬰兒的神經可塑性持續時間更長（Garcia-Sierra 等人，2011），並且雙語者在語言處理方面往往更多地依賴語義線索而不是句法線索（Hahne & Friederici，2001）。
回顧了關於雙語失語症患者不同恢復模式的報告以及一些採用影像技術的研究所得出的結論。它們表明，多種語言通常在不同的大腦區域表示，從而導致後者產生不同的啟用模式（Abutalebi 等人，2001；Dehaene 等人，1997；Kim 等人，1997；Perani 等人，1996）。然而，由於其他關於該主題的研究報告不同年齡組之間沒有差異，而是將這些差異與第二語言的熟練程度聯絡起來，因此引入了另一種試圖解決雙語者語言組織問題的方案（Chee 等人，1999；Perani 等人，1998；Yetkin 等人，1996）。
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