聽覺系統(tǒng)自動加工漢語聲調(diào)和輔音時的大腦半球優(yōu)勢.pdf

1、語言是人類進(jìn)化的產(chǎn)物，是人類之間進(jìn)行交流與溝通的重要工具。對于大腦是如何感知并且加工處理隨著時間快速變化且具有復(fù)雜成分的語言信號的機(jī)制，一直是科學(xué)界關(guān)于人腦研究的重要問題，但是迄今為止，還有很多問題沒有弄清楚。語言作為一種交流工具，它是一種聲音信息的集合，不同種族的人具用不同的語言。語言的基本單位是音素，由音素形成音節(jié)，再組合形成語言。但是作為聲調(diào)語言例如漢語普通話的聲調(diào)卻有著不同的特性，每個音節(jié)會伴隨著基頻(f0)的變化而產(chǎn)生聲調(diào)。在

2、功能上，聲調(diào)可以用來反映不同說話者的聲音、用于情緒的表達(dá)(這種現(xiàn)象主要出現(xiàn)在大多數(shù)西方語言的語句表達(dá)上，如疑問句)以及表意的功能(在聲調(diào)語言中語意的表達(dá))。 聲調(diào)語言中的聲調(diào)成分是隨著音節(jié)變化時，伴隨著基頻的改變而出現(xiàn)的。并且對于相同的音節(jié)，不同的聲調(diào)可以表達(dá)出不同的語意。例如第一聲調(diào)mal表示“媽”；第二聲調(diào)ma2表示“麻”。聲調(diào)是如何在大腦中加工處理的，一直是神經(jīng)語言學(xué)研究中的一個重要問題，人們特別感興趣究竟哪個大腦半球在處

3、理聲調(diào)的優(yōu)勢半球。目前，有關(guān)聲調(diào)加工的優(yōu)勢腦半球存在著兩種假說。一種是功能假說(functional hypothesis)：認(rèn)為聲調(diào)按照完全它們本身所擁有的語言功能主要在左側(cè)大腦半球處理。另一種是聲學(xué)假說(acoustic hypothesis)：認(rèn)為所有的調(diào)，不論其擁有什么樣的功能，都是主要在右側(cè)大腦半球處理，因?yàn)檎{(diào)的聲學(xué)屬性主要是一種頻率上的變化，而這樣的聲音主要是在右側(cè)大腦半球處理加工的。關(guān)于這兩種假說，目前報(bào)道的結(jié)果經(jīng)?；ハ嗝?/p>

4、盾，形成了一個長期爭論。盡管很多研究支持功能性假說，包括在腦部缺損病人，正常人的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)以及功能成像實(shí)驗(yàn)，但不是所有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都支持這種假說。而且也有一部分研究結(jié)果是支持聲學(xué)假說的。本論文工作主要研究當(dāng)聲調(diào)在作為一種聲學(xué)信息被傳入到大腦中的時候，在聽覺認(rèn)知的自動加工階段即注意前的早期階段，究竟哪個大腦半球處理占優(yōu)勢。 大腦中處理聲音的位置主要是在左右兩側(cè)顳葉的顳上回和顳中回部位，以及位于躡葉后部的聯(lián)合區(qū)域。早在19世紀(jì)，通過對

5、腦部受損病人的神經(jīng)心理學(xué)的測試，F(xiàn)echner和Wemicke就發(fā)現(xiàn)左右兩側(cè)半球在加工處理聲音信息上的角色差異。隨著近代科技的發(fā)展，功能成像技術(shù)也被應(yīng)用到研究大腦結(jié)構(gòu)以及功能的研究中。大量的研究證實(shí)左側(cè)大腦半球在處理語言時占據(jù)優(yōu)勢：而右側(cè)大腦半球在處理音樂時占據(jù)優(yōu)勢。但是由于腦受損病人受損區(qū)域的不固定性，以及功能成像技術(shù)本身的低時間分辨率的局限性，都無法精確地觀察言語信號是如何在大腦中作為聲音信號處理的。而腦誘發(fā)電位技術(shù)擁有相當(dāng)高的時間

6、分辨率，可以實(shí)時地觀察到大腦對刺激的反應(yīng)。所以有可能適合用于精確分析聽覺信息在大腦中加工的時間過程。 因此，對于作為聲調(diào)語言的超音段成份的聲調(diào)一直以來都存在疑問，就是它是否和構(gòu)成基礎(chǔ)的音段成份，例如輔音，在不同的優(yōu)勢腦半球進(jìn)行加工。為了回答這個問題，我們選用母語是漢語的受試者，通過高頻率的播放由輔音和元音構(gòu)成的有漢語語意的音節(jié)，低頻率的播放改變輔音音節(jié)(輔音組)或者改變聲調(diào)(聲調(diào)組)從而達(dá)到改變漢語語意的音節(jié)。為了克服fMRI和

7、PET時間分辨率低的弱點(diǎn)，本工作采用高時間分辨率的腦電技術(shù)記錄腦聽覺事件相關(guān)電位和分析其中的失匹配負(fù)波成份(mismatch negativity，MMN)。所記錄到的MMN成分反映了聽覺系統(tǒng)在早期認(rèn)知階段(注意前階段)對外界信號的自動加工過程。本研究發(fā)現(xiàn)在聽覺認(rèn)知的注意前階段：(1)在輔音組中，改變輔音在左側(cè)大腦半球誘發(fā)的MMN幅度要高于右側(cè)大腦半球的幅度；(2)在聲調(diào)組中，右側(cè)大腦半球的MMN幅度要高于左側(cè)大腦半球的幅度。這個結(jié)果顯

8、示在早期的聽覺認(rèn)知加工過程中，針對聲調(diào)和輔音腦半球優(yōu)勢是相反的。由于聲調(diào)和輔音在定義語義時有著相同的功能，這個相反的半球優(yōu)勢模式說明在意識前階段，決定腦半球優(yōu)勢的因素是聽覺輸入的聲學(xué)特性，而不是其功能。該結(jié)果已經(jīng)在2006年12月發(fā)表在《美國科學(xué)院院刊》(PNAS)上。這篇論文認(rèn)為，先前報(bào)道的相關(guān)研究工作未能夠通過分階段觀測大腦聽覺認(rèn)知處理過程來研究這個問題，但實(shí)際上聲學(xué)假說在早期的意識前加工階段是成立的，而功能假說則在后期的意識加工階