在45种不同语言的使用者中发现了相似的大脑激活模式和语言选择性

大脑扫描
来源:Unsplash/CC0 Public Domain

在过去的几十年里,神经科学家已经绘制出了一幅清晰的大脑“语言网络”地图,也就是大脑中专门处理语言的区域。这个网络主要位于左半球,包括布洛卡区的区域,以及额叶和颞叶的其他部分。

然而,绝大多数的地图研究都是在说英语的人听或读英语文本时进行的。麻省理工学院的神经科学家现在对45种不同语言的使用者进行了脑成像研究。结果表明,说英语的人的语言网络与母语为英语的人基本相同。

这一发现虽然并不令人惊讶,但却表明语言网络的位置和关键属性似乎是普遍存在的。这项工作还为未来的语言元素研究奠定了基础,这些语言元素很难或不可能在说英语的人身上进行研究,因为英语没有这些特征。

“这项研究是非常基础的,将一些发现从英语扩展到更广泛的语言,”Evelina Fedorenko说,她是麻省理工学院弗雷德里克a .和卡罗尔J.米德尔顿职业发展神经科学副教授,也是麻省理工学院麦戈文大脑研究所的成员。“我们的希望是,既然我们看到这些基本属性似乎在所有语言中都是通用的,我们就可以询问语言和语言之间的潜在差异它们是如何在大脑中实现的,我们可以研究英语中不存在的现象。”

Fedorenko是这项研究的资深作者,该研究今天发表在自然神经科学.哈佛大学言语与听觉生物科学与技术专业的博士生萨马·马利克-莫拉莱达和前研究助理迪马·阿亚什是这篇论文的主要作者。

映射语言网络

语言区域的精确位置和形状因人而异,因此为了找到语言网络,研究人员要求每个人在用功能性磁共振成像(fMRI)扫描他们的大脑时执行一项语言任务。听或读母语句子应该激活语言网络。为了将这个网络与大脑的其他区域区分开来,研究人员还要求参与者执行不应该激活它的任务,比如听一种不熟悉的语言或解决数学问题。

几年前,Fedorenko开始为英语以外的语言使用者设计这些“本地化”任务。虽然大多数语言网络的研究都是以英语为母语的人作为研究对象,但英语并不包括其他语言中常见的许多特征。例如,在英语中,往往是固定的,而在其他语言中,单词的顺序更灵活。这些语言中有许多使用添加的语素或单词片段来传达额外的含义和单词之间的关系。

费多连科说:“多年来,人们越来越意识到,如果你想研究语言是如何运作的,而不是英语是如何运作的,那么有必要研究更多的语言。”“我们认为开发工具让人们严格学习是有用的在世界其他地方的大脑中。现在许多国家都有了大脑成像技术,但你需要找到一个人的语言反应区域的基本范例还没有。”

在这项新研究中,研究人员对两名说45种不同语言的人进行了大脑成像,他们代表了12个不同的语系。他们的目标是看看语言网络的关键属性,如位置、左偏侧和选择性,在这些参与者身上是否与母语为英语的人一样。

研究人员决定用《爱丽丝梦游仙境》作为每个人都会听的文本,因为它是世界上翻译最广泛的小说作品之一。他们选择了24篇短文和3篇长短文,每一篇短文都是由母语为这种语言的人录制的。每位参与者还听了一些不应该激活语言网络的无意义段落,并被要求做一些不应该激活语言网络的其他认知任务。

研究小组发现,在这项研究中,参与者的语言网络位于与母语为英语的人大致相同的大脑区域,并且具有相同的选择性。

“语言领域是有选择性的,”马利克-莫拉莱达说。“他们不应该在其他任务中有反应,比如空间工作记忆任务,这是我们在测试的45种语言的使用者中发现的。”

此外,说英语的人通常同时被激活的语言区域,如额叶语言区和颞叶语言区,在说其他语言的人身上也同样同步。

研究人员还表明,在所有的研究对象中,他们在说不同语言的个体之间看到的少量差异,与在以英语为母语的个体之间通常看到的差异是一样的。

异同

Fedorenko说,虽然研究结果表明,不同语言使用者的语言网络的整体结构是相似的,但这并不意味着没有任何差异。举个例子,研究人员现在可以寻找主要使用语素而不是词序来帮助确定句子含义的语言使用者之间的差异。

Fedorenko说:“你可以问各种关于形态处理的有趣问题,这些问题在英语中是没有意义的,因为英语的形态学要少得多。”

另一种可能性是研究使用不同音调来表达不同词义的语言的使用者是否会有一个与听觉的联系更强编码音高的区域。

现在,Fedorenko的实验室正在进行一项研究,他们在研究中比较了六种类型的说话者的“颞感受区”包括土耳其语、普通话和芬兰语。时间接受野是衡量语言处理系统一次能处理多少单词的指标,对于英语来说,它被证明有6到8个单词长。

Fedorenko说:“语言系统似乎只处理几个单词长的大块,我们试图看看这种限制是否适用于我们正在测试的其他语言。”

研究人员还致力于创建语言本地化任务,并寻找代表本研究中45种语言之外的其他语言的研究参与者。


进一步探索

我们的大脑是如何影响语言变化的

更多信息:Saima Malik-Moraleda等人对45种语言和12个语系的调查揭示了一个普遍的语言网络,自然神经科学(2022)。DOI: 10.1038 / s41593 - 022 - 01114 - 5
期刊信息: 自然神经科学

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引用:在45种不同语言的使用者中发现了相似的大脑激活模式和语言选择(2022年7月19日)
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