论文部分内容阅读
语言是人类特有的高级认知功能,语言研究是探索人类本质的重要途径之一。为此,对语言认知机制的研究一直是许多领域的热点。语言认知包括语言理解和语言产生等多种认知过程。本研究围绕语言认知加工的神经机制,采用功能磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)和非侵入式的经颅磁刺激技术(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS),对语言认知过程尤其是语义认知和语言产生的特点及其神经机制进行了系列研究。主要工作分为以下四个部分:1.基于语言理解任务的功能磁共振研究,揭示汉语语义认知广泛分布的脑网络机制。研究通过语义判断任务和数字判断任务,以汉语为研究对象,揭示语义加工网络主要涉及左侧额下回(inferior frontal gyrus,IFG)、左侧颞中回(middle temporal gyrus,MTG)、双侧顶内沟(intraparietal sulcus,IPS)、枕叶以及小脑等重要脑区。同时,功能连接分析发现左侧额下回与左侧颞中回之间连接强度越高,被试的行为表现越好,结果表明左侧额下回与左侧颞中回在语义认知加工中协同合作发挥作用。此外,本研究并没有发现语义加工的右脑偏侧性和汉语语言特异区,汉语语义认知加工的神经基础与英语等拼音文字非常相似,即语义加工是通过语义网络中各脑区分工合作实现的,支持语义加工的语言共性假说。2.基于前述语义认知脑网络研究基础,利用TMS技术论证左侧额下回是语义认知加工的关键脑区。前述fMRI工作发现左侧额下回IFG和左侧颞中回MTG在语义加工中均有显著激活,而右侧顶内沟IPS相较于语义判断任务,在数字判断任务中有显著激活。为了验证脑区与行为之间的因果关系,在语义加工和数字加工阶段对这三个脑区以及控制位点顶点Vertex进行可逆的虚拟损伤:IFG-TMS,MTG-TMS,IPS-TMS,Vertex-TMS。结果发现,相较于控制位点顶点刺激,TMS干预左侧IFG显著降低了语义任务的行为执行,而干预左侧MTG并没有降低语义任务的行为执行。研究表明左侧额下回IFG不仅参与了汉语语义认知加工过程,并且发挥关键性作用。而左侧颞中回MTG虽然与左侧额下回协同合作,但并不发挥关键作用。此外,TMS干预右侧顶内沟IPS显著降低了数字任务的行为执行,表明右侧顶内沟IPS是数字加工的关键脑区。3.基于前述语义认知加工神经机制研究,结合fMRI和TMS技术探究左侧额下回虚拟损伤时,右侧脑区在语义认知加工网络的重组和补偿。前述工作发现语义认知加工网络主要是由左侧额叶,左侧颞叶、顶叶、枕叶以及小脑等脑区组成,其中左侧额下回在语义认知加工中发挥关键性作用。而有关失语症和脑卒中病人的研究表明当左侧额叶受损时,语义认知加工中各脑区功能网络连接可能发生改变,对侧脑区发挥功能性补偿作用。为此,研究以正常人为被试,利用离线TMS和fMRI技术探讨左侧额下回虚拟受损时,语义认知加工网络中各脑区的活动变化。结果发现,左侧额下回虚拟受损时,左侧颞中回等脑区激活程度显著降低。同时,右侧脑岛的皮层活动显著增强。而且右侧脑岛与左侧额下回之间的功能连接在TMS刺激之后与行为表现显著相关。结果说明左侧额下回受损,右侧脑区参与语义认知加工的重组和补偿。4.基于图片命名任务的TMS研究,考察左侧额下回在汉语语言产生过程中的作用及其时间敏感性。研究表明左侧额下回不仅是语义认知加工的关键性脑区,同时还参与语言产生过程。为此,本研究围绕语言产生的神经机制,以表意文字汉语为研究对象,采用传统的图片命名范式,通过在五个不同时刻对左侧额下回Broca区进行真假TMS刺激。结果表明,与假刺激相比,TMS刺激Broca区从图片出现后225 ms到400 ms时间窗均显著降低了行为表现。研究结果证实了左侧额下回Broca区参与了语言产生过程,尤其是音节编码过程。同时,汉语语言产生中的音节编码过程大约在225 ms到400 ms,稍早于拼音文字(约在300 ms)。而造成这一差异的原因可能是由于两种不同的语言体系存在不同的音节编码机制。综上所述,本文从空间维度揭示了汉语语义认知加工调用了一个包含额叶、颞叶和顶叶广泛分布的神经网络,这个网络以左侧额下回为核心区域,其他脑区协同合作。当核心区域受损时,通过右侧脑区进行网络重组和补偿。而汉语语言产生神经机制的研究说明在某些语言层面确实存在语言间差异。因此,本文对汉语语言认知机制的研究既体现了不同正字法语言认知神经机制的普遍性也揭示了语言差异性。