圖源：giphe.com
撰文丨陳抒寧
責(zé)編丨戴 威
你或許在網(wǎng)上見(jiàn)過(guò)這張旋轉(zhuǎn)的芭蕾舞者圖片，據(jù)稱(chēng)，它可以測(cè)出你在使用的是左腦還是右腦—— 當(dāng)然是一派胡言。不過(guò)，我卻可以 “測(cè)” 出，你在讀到這句話(huà)時(shí)，很可能是在使用左腦來(lái)理解的（除非你是左撇子）。這是因?yàn)槌赡耆说囊恍┱J(rèn)知功能往往是由單側(cè)腦半球的特定區(qū)域來(lái)主導(dǎo)的，而語(yǔ)言功能主要由左腦主導(dǎo)。根據(jù)最新研究成果，這里還要再加上另一個(gè)例外：兒童。2020年9月7日發(fā)表于《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》（PNAS）的一項(xiàng)腦科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，兒童同時(shí)使用左腦和右腦來(lái)處理句子 [1]。“這對(duì)受到神經(jīng)損傷的小孩來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常好的消息?！毖芯孔髡咧?、喬治敦大學(xué)神經(jīng)學(xué)教授 Eliss L. Newport 表示，“同時(shí)使用左腦和右腦為神經(jīng)損傷提供了一種補(bǔ)償機(jī)制。例如，如果左腦因圍產(chǎn)期中風(fēng)受損，兒童仍可以使用右腦來(lái)學(xué)習(xí)語(yǔ)言。患有腦癱而導(dǎo)致一側(cè)腦半球受損的兒童可以用完好的腦半球來(lái)發(fā)展所需的認(rèn)知能力。我們的研究展示了為什么這是可能的?！?/span>同時(shí)，Newport 表示，這項(xiàng)研究解決了一個(gè)困擾臨床醫(yī)生與神經(jīng)學(xué)科學(xué)家許久的謎題。左腦優(yōu)勢(shì)來(lái)自先天還是后天？爭(zhēng)論不休
19世紀(jì)中葉，巴黎郊區(qū)的一所醫(yī)院里，30歲的患者 Louis Victor Leborgne 失去了說(shuō)話(huà)的能力。他神志清醒，身體無(wú)外傷，一切都健康如常，只除了一件事：他張嘴只能發(fā)出 “Tan” 這個(gè)音。在接下來(lái)的十年中，Leborgne 的身體和精神狀況逐漸惡化。1861年，他遇到了一名語(yǔ)言方面的專(zhuān)家：Pierre Paul Broca [3]。Broca發(fā)現(xiàn)，該患者左腦一塊區(qū)域的壞死導(dǎo)致了他的失語(yǔ)癥。受到啟發(fā)后，他又找到了25位類(lèi)似的案例，并于1865年發(fā)表了他的結(jié)論：語(yǔ)言的表達(dá)是由左腦前額葉區(qū)控制的 [2]。在此后的一百多年中，有更多的證據(jù)充分證明了，除了左撇子可能有所例外，絕大部分成年人的語(yǔ)言功能（特別是句法的處理和使用）的中樞主要集中在左腦 [1]。雖然成人的語(yǔ)言能力靠左腦是公認(rèn)的結(jié)論，但左腦優(yōu)勢(shì)來(lái)自先天還是后天？現(xiàn)有的證據(jù)指向兩個(gè)完全相反的結(jié)論。臨床醫(yī)學(xué)上的發(fā)現(xiàn)似乎表明，早期兒童大腦并沒(méi)有形成語(yǔ)言的側(cè)化，兩個(gè)腦半球共同參與語(yǔ)言的早期發(fā)展。一項(xiàng)對(duì)102名早期單邊腦損傷的患者的觀(guān)察發(fā)現(xiàn)：早于語(yǔ)言發(fā)展期的腦損傷，無(wú)論左腦還是右腦，造成語(yǔ)言障礙的可能性是相似的（左腦損傷為47%，右腦為51%）。在13歲以前接受大腦半球切除術(shù)的患者在術(shù)后永久性失語(yǔ)的可能性都較小，無(wú)論切除的是左腦還是右腦（左腦為6%，右腦為12%）；而成年患者中，所有接受左腦半球切除術(shù)的患者都罹患永久性失語(yǔ)癥，無(wú)一例右腦半球切除術(shù)導(dǎo)致永久性失語(yǔ) [4,5]。然而，解剖學(xué)、電生理學(xué)和功能磁共振成像（fMRI）掃描卻顯示，左腦的語(yǔ)言?xún)?yōu)勢(shì)在嬰兒期就已經(jīng)建立了。嬰兒大腦就表現(xiàn)出了左右腦顳葉和額葉體積的不對(duì)稱(chēng)性。掃描也顯示早期語(yǔ)言活動(dòng)是由左腦主導(dǎo)的。
關(guān)注個(gè)體左右腦活躍程度，有新發(fā)現(xiàn)本次研究同樣基于fMRI證據(jù)，為什么得出 “兒童左右腦都在處理語(yǔ)言” 與先前fMRI研究不同的結(jié)論？喬治敦大學(xué)的科學(xué)家在論文中指出，這種矛盾的結(jié)論或許是由fMRI的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析方法導(dǎo)致的。大部分研究會(huì)使用一個(gè)偏側(cè)化指數(shù)（laterality index，LI）來(lái)整體比較左腦和右腦的活躍性。偏側(cè)化指數(shù)為0意味著左右腦活躍程度相等，大于0意味著左腦更活躍，小于0意味著右腦更活躍。這種分析方法可能使人忽略了一些重要的信息：偏側(cè)化指數(shù)增加既可能意味著左腦更加活躍了，也可能是右腦活躍性減弱了，也可能兩種情況同時(shí)存在 [1]。同樣，過(guò)去研究中的偏側(cè)化指數(shù)無(wú)法直接反應(yīng)左右腦各自對(duì)語(yǔ)言活動(dòng)的參與度。同時(shí)，與偏側(cè)化指數(shù)一起呈現(xiàn)的腦功能區(qū)激活圖像（activation map）往往體現(xiàn)的是一組參與者的平均數(shù)據(jù)。在這些圖像里體現(xiàn)的右腦活躍度較低不一定代表在某個(gè)患者身上也是如此，而可能僅僅是反映了右腦活躍度在人群中的差異較大 [1]。鑒于此，這項(xiàng)研究關(guān)注各個(gè)腦半球的活躍情況，而不是整體上的偏側(cè)化；同時(shí)分析了個(gè)體的激活圖像，而不是只關(guān)注平均數(shù)據(jù)。
腦子處理語(yǔ)言，越長(zhǎng)大，越單側(cè)化
為了能生成個(gè)體的腦功能區(qū)激活圖像，需要一個(gè)可靠而又能強(qiáng)烈刺激參與者大腦的實(shí)驗(yàn)任務(wù)?？茖W(xué)家選用了一種成熟的句子理解任務(wù)，叫做聽(tīng)覺(jué)描述決策任務(wù)（ADDT）。首先，參與者會(huì)聽(tīng)到一段對(duì)名詞的描述（例如：灰色的大型動(dòng)物是大象），如果他認(rèn)為描述正確，就摁一下按鈕。在對(duì)照情況下，參與者會(huì)聽(tīng)到同樣的句子倒放一遍，并需要在聽(tīng)到結(jié)尾的滴聲時(shí)摁下按鈕。實(shí)驗(yàn)包含了39名年齡在4-13歲之間的健康兒童（被分為4-6歲，7-9歲，10-13歲三組），14名年齡在18-29歲間的成年人。每一個(gè)參與者都是右撇子，母語(yǔ)為英語(yǔ)，智商正常，神經(jīng)健全。在兒童進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，研究人員調(diào)整了實(shí)驗(yàn)選用的詞匯，使任務(wù)對(duì)不同年齡組的參與者來(lái)說(shuō)難度相似。圖1.各年齡組中參與者各體素的活躍比例。在最年輕的參與者中（n=10)，右腦一些區(qū)域的活躍重合度達(dá)50%，而成年人組的重合度為0（n=14)。中間兩組兒童的重合的活躍區(qū)域在兩者之間。圖源：[1]
研究發(fā)現(xiàn)，從年齡組平均來(lái)看，年幼的兒童也表現(xiàn)出了語(yǔ)言活動(dòng)上的左腦側(cè)化。然而，90%的4-6歲兒童的右腦對(duì)應(yīng)區(qū)域也表現(xiàn)出了明顯的活躍跡象。而隨著年齡的增長(zhǎng)，這種活躍情況大幅下降。對(duì)于成年人來(lái)說(shuō)，這部分右腦的對(duì)應(yīng)區(qū)域有完全不同的功能，如處理聲音當(dāng)中表達(dá)的情緒。然而年幼的兒童會(huì)用左右腦同時(shí)理解句子的含義和感知背后的情緒。Newport 認(rèn)為，“在句子處理任務(wù)中，右腦隨著成長(zhǎng)發(fā)育逐漸減少的活躍度反映了語(yǔ)言功能神經(jīng)分布的改變，而不僅僅是句子理解技巧的發(fā)展變化?！?同時(shí)她也認(rèn)為，如果對(duì)更年幼的兒童做同樣的分析，“我們很可能會(huì)發(fā)現(xiàn)右腦在語(yǔ)言處理中的參與度比4-6歲兒童更高。”她還表示，“我們的發(fā)現(xiàn)意味著，右腦在童年早期對(duì)語(yǔ)言處理的參與，或許可以使得在左腦受損時(shí)，仍然保持和增強(qiáng)右腦語(yǔ)言功能的發(fā)育。”下一步，他們將對(duì)出生時(shí)左腦中風(fēng)的青少年和年輕成人的語(yǔ)言腦區(qū)激活情況進(jìn)行研究，以了解大腦的不同腦區(qū)在處理語(yǔ)言時(shí)的神奇表現(xiàn)。 參考文獻(xiàn)
[1]Olumide A. Oluladea, Anna Seydell-Greenwalda, Catherine E.Chambersa, Peter E. Turkeltauba, Alexander W. Dromericka, Madison M. Berlb, William D. Gaillardb, and Elissa L. Newporta,“The neural basis of language development: Changes in lateralization over age,” Proceedings of the National Academy of Sciences(2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1905590117[2]BROCA, Paul Pierre, Remarques Sur Le Siège De La Faculté Du Langage Articulé, Suivies D'une Observation D'aphémie (perte De La Parole). Paris: Masson, 1861.[3]Konnikova, Maria. “The Man Who Couldn t Speak and How He Revolutionized Psychology.” Scientific American Blog Network. Scientific American, February 8, 2013. https://blogs.scientificamerican.com/literally-psyched/the-man-who-couldnt-speakand-how-he-revolutionized-psychology/.[4]BASSER, L S. “Hemiplegia of Early Onset and the Faculty of Speech with Special Reference to the Effects of Hemispherectomy.”Brain, 85, no.3(, Sep 1962):427–460.[5]Ronald S. Tikofsky, “Eric H. Lenneberg, Biological Foundations of Language. New York: John Wiley and Sons, 1967.” Behavioral Science, 13, no.6 (1968)https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bs.3830130610.
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