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[数据分析基础] Science:语言在单字层面以上的神经处理 [复制链接]

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发表于 2019-11-3 11:15:00 |只看该作者 |倒序浏览

语言是人类和动物根本性区别的标志之一,在一定程度上甚至可以认为语言能力是人与动物的根本性区别(语言与思维是难以分离的)。因为,人类婴儿的大脑是目前已知的唯一能够掌握一门自然语言的系统。它能开发出明确的、象征性的、可传播的知识体系,以丰富地表达外部世界。但是,到目前为止,我们对人类语言的大脑神经基础仍旧难以看到全貌,虽然在近年来的研究中,我们已经发现了大量的与语言处理有关的神经机制(如听觉的双流模型、句法加工模型)等等,但是语言处理是一个相当复杂的过程,在这个过程中不只是语言中核心要素的处理(如词汇、语音和句法)。也包括了语用推理、注意转换等其他过程,因此,面对语言的神经基础这一问题,我们需要更加宏观的视角来看待。

语言神经机制研究中的着名研究者——PeterHagoort在着名杂志《Science》的 “语言和脑”专刊上发表文章对这一问题从神经生物学角度对语言在单字层面以上的处理进行了宏观分析。在这篇综述中,作者提出了一种基于神经生物学基础的多网络观点。发现了一个比经典的语言神经生物学模型更复杂的相互作用的大脑区域的网络。这是因为语言的使用不仅仅是一个字的处理,更多的是超越了声学或正字法符号所提供的信息。这些符号进入初级感觉皮质,需要多个神经网络的参与,且在功能上不重叠。

正文

语言能力是人类社会的一个重要特征。它使我们能够与同胞交流,积累知识,创造文化实践,并支持我们的思想过程。作者认为,语言是一种复杂的生物-文化混合体(bio-culturalhybrid)。为了理解其复杂的组织和神经生物学基础,我们必须将语言技能分解为基本的构建模块和核心操作模块

基本构建模块:包括对说话人使用的一个或多个在语言模式的认知发展中所需要的知识,我们可以将这些基本知识称之为:基本语言要素,如词的意义,其句法特征(如名词、动词,和语法:性、数、格等),阅读中单词的拼写,以及聋人的手语等。除了基本语言要素(Elementary linguistic units, ELUs),还有基本语言操作(Elementary Linguistic operations, ELOs),这些语言操作能从记忆中提取语言要素(例如对词的认知),或者能将这些基本的语言要素生成更大的语言结构(例如,词形构成、复合或动词屈折变化以及句子层次意义的建构等方面)。

此外,将基本语言要素和基本语言操作结合起来所产生的命题必须与它所处的实际或想象的情境相联系,以建立它的真值。例如,如果作者们说“期刊的编辑热爱论文”,就造出了一个完美的句子,但只有当“编辑、期刊和论文”三个名词能被连接到特定的符号时,命题的对错才能揭晓。

虽然人类语言在进化的前期可以被识别,但就其全部能力方面,它显然是具有人类特征的。尽管它很复杂,但大多数孩子在生命的最初几年里就掌握了这种能力的核心,这是发生在没有接受正式的教育,甚至在他们学会系鞋带或做简单的算术运算之前。这表明,人类大脑的神经生物基础为儿童提供了一定的语言准备。在这方面,一般认为能使人类具有独特性的一个功能特征是,作者们能从序列顺序中推断出树状结构的能力。树状结构是由Wilhelm Wundt引入的一种代表性格式,它与层次结构的概念有着错综复杂的联系。这一点在单词的形态构成和短语的层次解释等方面得到了证明(如图1)。这种计算层次结构的倾向不仅仅局限于语言,而且可以推广到认知的其他领域,如进行规划和音乐。

古典主义观点及其缺陷

在很长一段时间里,对语言的神经生物学基础的理解来自于19世纪末和20世纪初神经病学家的观点,这些观点在后来被进一步解释和扩展。

??根据这个经典的模型,人类语言能力位于左外侧裂周区皮层,在额叶和颞叶之间有严格的分工。Wernicke的左颞叶皮层区域被认为有助于语言理解,而Broca的左额下皮层区域(LIFC)被认为支持语言产生。弧形纤维束连接这两个区域。尽管这种模式仍然有影响力,但它被证明有严重的局限性,而且在很大程度上是错误的。一些关键的问题如下:

(i)Broca区和Wernicke区界限不清,并未形成自然的神经解剖学成分。此外,它们被进一步细分为多个区域,具有不同的细胞构造剖面和受体结构。

(ii)功能性磁共振成像(fMRI)和损伤研究表明,语言相关皮层的延伸程度远远超过这种假设,包括颞叶皮层的大部分、顶叶皮层的一部分,以及超过Brodmann 44和45区左额下皮层区域。此外,语言并不像以前认为的那样是严格的左脑侧化(如图2)

(iii)额区和颞区都参与语言理解和语言生成。

(iv)语言相关皮层的连通性比经典模型假设的要广泛得多,当然也不局限于弧形纤维束。

(v)小脑和皮层下结构,如丘脑和基底神经节也起着重要的作用,尤其是在说话时间和顺序的微调方面。

经典模式主要基于单字处理,认识到这点很重要。语言具有超越单个单词的组合机制的观点虽然在语言学界是基础知识,但在语言的神经基础方面,这一认识是缺乏的。这可能在一定程度上解释了为什么经典模型严重低估了对语言很重要的大脑区域和纤维束。


人类语言的一个特点就是能够以新的方式组合单词。这种结合是通过颞顶叶皮层与后脑皮层中Broca区与左额下邻近皮层之间的动态交互作用来实现的。这些区域之间的相互作用保证了从记忆中检索到的词汇信息被统一为连贯的多词序列,并且具有整体的句法结构和语义解释。


篇幅限制,阅读全文请点击链接 https://mp.weixin.qq.com/s/fa7_KXhs98eblpvawrIieA

原文:
Hagoort, P. (2019). The neurobiology of language beyond single-word processing.Science, 366(6461), 55–58.doi:10.1126/science.aax0289


如需原文及补充材料请加微信:siyingyxf 获取,如对思影课程感兴趣也可加此微信号咨询。



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新滴友

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沙发
发表于 2019-11-6 22:52:39 |只看该作者
确实是好文章,一定拜读,谢谢作者分享!
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