樊瑞文，史華偉，黃幸，段懌煒，鄢鶴銘，常靜玲

北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門(mén)醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，北京市100700

語(yǔ)言研究常常將語(yǔ)言結(jié)構(gòu)拆分成不同的單位級(jí)，如音素、音節(jié)、單詞和短語(yǔ)等[1]。詞匯的產(chǎn)生涉及多個(gè)連續(xù)過(guò)程的相互協(xié)調(diào)，如概念準(zhǔn)備、詞匯檢索、語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音編碼和發(fā)音等[2]。目前對(duì)大腦學(xué)習(xí)詞匯形態(tài)的探索研究相對(duì)較少[3-4]。

工作記憶是大腦在短時(shí)間內(nèi)維護(hù)和處理信息的重要功能單元[5]。Ullman 的語(yǔ)言模型認(rèn)為[6]，語(yǔ)言學(xué)習(xí)效率與人腦工作記憶系統(tǒng)密切相關(guān)。言語(yǔ)工作記憶與閱讀技能的顯著相關(guān)性在多個(gè)研究中已被證實(shí)，尤其體現(xiàn)在語(yǔ)義理解和語(yǔ)音流利度上[7-8]。工作記憶和音韻學(xué)的儲(chǔ)存與記憶密切相關(guān)，工作記憶受損的患者存在語(yǔ)言學(xué)習(xí)障礙，同時(shí)不能進(jìn)行正常的語(yǔ)音表達(dá)[9]。巴德利語(yǔ)言交流循環(huán)模型認(rèn)為[10]，工作記憶與聽(tīng)理解和口語(yǔ)表達(dá)密切相關(guān)。匹配和不匹配任務(wù)范式研究顯示[11]，工作記憶在語(yǔ)言輸入和語(yǔ)言輸出過(guò)程中起緩沖和儲(chǔ)存作用。

漢語(yǔ)為象形文字，其詞匯與圖片聯(lián)系機(jī)制與符號(hào)文字存在差異。既往研究表明[12]，漢語(yǔ)與英語(yǔ)的語(yǔ)言發(fā)生模式完全相反。對(duì)漢語(yǔ)-英語(yǔ)雙語(yǔ)者來(lái)說(shuō)，工作記憶是實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言實(shí)時(shí)交互的重要參與內(nèi)容，在這個(gè)理論基礎(chǔ)上建立了Gerver 和Moser 模型。在Gerver 模型中，工作記憶參與書(shū)面詞匯信息的儲(chǔ)存和處理，也與語(yǔ)言輸出的轉(zhuǎn)錄編碼有關(guān)。在Moser 模型中，工作記憶在語(yǔ)言轉(zhuǎn)錄的不同過(guò)程參與書(shū)面詞匯的儲(chǔ)存和處理[13]。國(guó)內(nèi)研究表明[14]，在學(xué)習(xí)漢語(yǔ)字詞時(shí)，默寫(xiě)法比抄寫(xiě)法成績(jī)更好；具體到形、音、義的習(xí)得，默寫(xiě)法對(duì)字形的習(xí)得更有效；對(duì)字音和字義，兩種方法沒(méi)有顯著性差異。該研究提示，工作記憶的參與對(duì)有鮮明字形特征的漢語(yǔ)語(yǔ)言學(xué)習(xí)十分重要。

對(duì)詞匯的掌握是語(yǔ)言學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，對(duì)詞匯形態(tài)特征的識(shí)別是學(xué)習(xí)詞匯的重要環(huán)節(jié)。大量研究通過(guò)測(cè)試詞匯水平來(lái)評(píng)價(jià)個(gè)體語(yǔ)言水平[15]，其中圖片命名訓(xùn)練和詞圖匹配訓(xùn)練是常見(jiàn)的以語(yǔ)義理解為重點(diǎn)的詞匯學(xué)習(xí)方法[16]，均可提高語(yǔ)義理解能力，但其響應(yīng)腦區(qū)有較大區(qū)別，且受詞頻影響，詞圖匹配訓(xùn)練模式增益效果穩(wěn)定性更高[17]。詞圖匹配語(yǔ)言任務(wù)被廣泛應(yīng)用于探索語(yǔ)義發(fā)生過(guò)程的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)中[18]，尤其是針對(duì)存在語(yǔ)言功能障礙的特殊人群，相對(duì)簡(jiǎn)單的任務(wù)設(shè)計(jì)可更快、更早地發(fā)現(xiàn)語(yǔ)言理解問(wèn)題[15]，幫助臨床早期診斷。學(xué)習(xí)詞匯的不同策略對(duì)語(yǔ)言學(xué)習(xí)效果有重要影響[19]。開(kāi)展基于漢語(yǔ)的詞圖匹配語(yǔ)言任務(wù)，對(duì)探索工作記憶影響漢語(yǔ)詞匯學(xué)習(xí)過(guò)程有重大意義。

人腦對(duì)語(yǔ)言的接收速度為每分鐘120～200個(gè)詞[20]。如何捕捉人類(lèi)語(yǔ)言發(fā)生瞬間的腦功能特點(diǎn)，對(duì)測(cè)試手段的時(shí)間敏感性要求極高。事件相關(guān)電位(event-related potential, ERP)通過(guò)特定的任務(wù)刺激，記錄頭皮上反映特征成分偏轉(zhuǎn)的電位信息，客觀(guān)呈現(xiàn)大腦在語(yǔ)言產(chǎn)生過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化，以毫秒級(jí)的高時(shí)間分辨率，在過(guò)去幾十年成為言語(yǔ)語(yǔ)言學(xué)家開(kāi)展研究的有力工具，支持建立各種心理語(yǔ)言學(xué)模型[21-22]。

系列ERP研究表明[23-25]，在語(yǔ)言學(xué)習(xí)的最初階段，相比正確的字形，錯(cuò)誤的字形能誘發(fā)出較為明顯的N400 成分。N400 作為經(jīng)典的語(yǔ)言相關(guān)成分，多年來(lái)對(duì)其特征的研究已達(dá)到一定的廣度與深度，該特征對(duì)刺激模式和感官輸入類(lèi)型并不敏感[26]。對(duì)采用的研究方案，更推薦根據(jù)特定實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩ㄖ茖?shí)驗(yàn)范式，而不是照搬套用既有經(jīng)典模式。

本文基于漢語(yǔ)詞匯挑選實(shí)驗(yàn)素材，以工作記憶作為變量，設(shè)計(jì)兩種適用于漢語(yǔ)為母語(yǔ)人群的詞圖匹配語(yǔ)言任務(wù)范式，通過(guò)對(duì)比N400 成分，探討影響詞匯學(xué)習(xí)的可能因素，討論詞圖匹配語(yǔ)言訓(xùn)練的可能作用機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017 年12 月至2018 年6 月，在北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門(mén)醫(yī)院招募20 例健康成年人，其中男性10 例，女性10 例。所有被試均為右利手，平均年齡(52.21±2.3)歲，平均學(xué)歷(9.21±0.73)年。自述無(wú)軀體疾病和精神障礙，裸視或矯正視力正常，母語(yǔ)為漢語(yǔ)，小學(xué)以上文化水平，既往無(wú)參與類(lèi)似語(yǔ)言任務(wù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷。

本實(shí)驗(yàn)得到北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門(mén)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。所有被試實(shí)驗(yàn)前均簽署受試者知情同意書(shū)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后按約支付一定報(bào)酬。

1.2 方法

從《現(xiàn)代漢語(yǔ)常用詞表》詞頻最高的12,000 個(gè)詞中，挑選日常生活中出現(xiàn)頻率較高的60個(gè)漢語(yǔ)雙字詞匯，筆劃5～30 劃，白底黑字，100 磅宋體。由首都師范大學(xué)美術(shù)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員繪制與詞匯對(duì)應(yīng)的黑白素描圖，大小6 英寸(15.2×10.2 cm)。相關(guān)任務(wù)材料內(nèi)容已在團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)表[27]。

語(yǔ)言任務(wù)采用E-Prime 2.0 軟件進(jìn)行編程和快速事件相關(guān)設(shè)計(jì)，以視覺(jué)方式在LED顯示屏上呈現(xiàn)。屏幕比例16∶9，分辨率1600×900。

任務(wù)1呈現(xiàn)順序：①呈現(xiàn)圖片1500 ms；②呈現(xiàn)空屏500 ms；③呈現(xiàn)漢語(yǔ)詞語(yǔ)1500 ms；③注視點(diǎn)“+”隨機(jī)呈現(xiàn)1800～2200 ms(平均2000 ms)，提示被試者對(duì)詞、圖的語(yǔ)義進(jìn)行判斷，若判斷詞、圖語(yǔ)義匹配，則按左鍵，不匹配則按右鍵。詞匯與圖片均隨機(jī)呈現(xiàn)，詞圖語(yǔ)義一致和不一致情況出現(xiàn)次數(shù)相等。

任務(wù)2 呈現(xiàn)順序：①呈現(xiàn)注視點(diǎn)“+”2000 ms，提醒患者做好準(zhǔn)備；②詞語(yǔ)、圖片隨機(jī)呈現(xiàn)2000 ms，屏幕左側(cè)為圖片，右側(cè)為詞語(yǔ)；③注視點(diǎn)“+”隨機(jī)呈現(xiàn)1800～2200 ms(平均2000 ms)，提示被試者對(duì)詞、圖語(yǔ)義進(jìn)行判斷，若詞、圖語(yǔ)義匹配，則按左鍵，不匹配則按右鍵。詞匯與圖片均隨機(jī)呈現(xiàn)，詞圖語(yǔ)義一致和不一致情況出現(xiàn)次數(shù)相等。

兩組任務(wù)均重復(fù)120個(gè)周期。

1.3 數(shù)據(jù)采集

實(shí)驗(yàn)在東直門(mén)醫(yī)院腦電生理室進(jìn)行。被試戴上降噪無(wú)聲耳機(jī)，以舒服的姿勢(shì)坐在椅子上，盡量克制吞咽口水、眨眼、眼球移動(dòng)等動(dòng)作。采用Neuroscan Quik-Cap 64 導(dǎo)聯(lián)電極帽，按照10-20 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)安放。電極為Ag/AgCl 合金，包裹在軟橡膠內(nèi)固定。采用SynAmps2 放大器和信號(hào)采集系統(tǒng)采集信號(hào)，帶通0.05～250 Hz，陷波50 Hz，采樣頻率1000 Hz。參考電極置于雙側(cè)乳突，同時(shí)記錄水平眼電和垂直眼電，頭皮中線(xiàn)FPz和Fz間中點(diǎn)接地，每個(gè)電極處頭皮電阻保持在5 kΩ以下。記錄N400成分的潛伏期和振幅測(cè)量

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

腦電數(shù)據(jù)在Matlab (美國(guó)MathWorks 公司)平臺(tái)上用eeglab 工具包離線(xiàn)處理，以全腦平均值作為參考，采用0.05～30 Hz 帶通濾波，同時(shí)去除眼電、肌電偽跡、差值壞導(dǎo)等。分析時(shí)程為從刺激呈現(xiàn)前200 ms到刺激呈現(xiàn)后1000 ms，以刺激前100 ms 作為基線(xiàn)進(jìn)行校正。每個(gè)被試所有腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加。

以具有代表性的電極代表不同腦區(qū)，包括左前額區(qū)(F3、F7、FC5)、前額中部(FC1、FZ、FC2)、右前額區(qū)(F4、F8、FC6)、左側(cè)中央?yún)^(qū)(T7、C3、CP5)、中央?yún)^(qū)(CP1、CZ、CP2)、右側(cè)中央?yún)^(qū)(C4、CP6、T8)、左側(cè)頂枕區(qū)(P7、P3、PO3)、中央頂枕區(qū)(PZ、O1、OZ、O2)、右側(cè)頂枕區(qū)(P4、P8、PO4)共9個(gè)腦區(qū)。

獲取被試各條件下N400 振幅，排除數(shù)據(jù)(±3 SD)以外的資料。用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件比較兩種任務(wù)下兩種條件的振幅；取兩種任務(wù)350～450 ms 范圍內(nèi)振幅，以不匹配條件與匹配條件振幅差，進(jìn)行組間配對(duì)t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

6 例被試數(shù)據(jù)因?qū)嶒?yàn)完成度差、偽跡噪聲大等因素被剔除。最終14 例納入分析，其中男性8 例，女性6例。

兩組任務(wù)在400 ms 左右均可誘發(fā)出N400 成分，任務(wù)1 平均潛伏期(326±7.84) ms，任務(wù)2 為(309.8±11.5)ms。任務(wù)1 峰值平均出現(xiàn)時(shí)間(394.8±18.58)ms，任務(wù)2 出現(xiàn)時(shí)間為(377.4±21.11) ms；任務(wù)1 平均振幅(-1.38±0.35) μⅤ，任務(wù)2 為(-0.28±0.25) μⅤ。各腦區(qū)N400情況見(jiàn)表1。

N400 效應(yīng)較大的腦區(qū)為左側(cè)頂枕區(qū)、中央頂枕區(qū)、右側(cè)頂枕區(qū)，右側(cè)前額區(qū)也可見(jiàn)較為明顯的N400 效應(yīng)。任務(wù)1 能誘發(fā)出更大的N170、P1 成分，N400 振幅更大；不匹配下N400 振幅高于匹配。作400 ms 時(shí)點(diǎn)任務(wù)1 與任務(wù)2 腦地形圖，兩個(gè)任務(wù)均在中央頂枕區(qū)有激活，任務(wù)1 激活強(qiáng)度更大，且有右側(cè)偏向特性。見(jiàn)圖1、圖2。

表1 兩種語(yǔ)言任務(wù)腦區(qū)激活情況表

圖1 不同條件下各任務(wù)ERP總平均圖

圖2 各任務(wù)腦地形圖

不同腦區(qū)不匹配、匹配條件下振幅差，任務(wù)2 多為正(匹配條件振幅更大)，任務(wù)1 多為負(fù)(不匹配條件振幅更大)。9 個(gè)腦區(qū)，除右側(cè)前額和左側(cè)中央?yún)^(qū)外，其他7 個(gè)腦區(qū)均有顯著性差異，中央前額、中央和右側(cè)頂枕區(qū)差異最大。見(jiàn)表2。

表2 兩種任務(wù)各腦區(qū)不匹配、匹配N(xiāo)400振幅差值比較

3 討論

圖片與詞匯的關(guān)系是語(yǔ)言學(xué)研究的熱點(diǎn)。圖片命名的特征認(rèn)識(shí)、發(fā)音特點(diǎn)和含義識(shí)別三個(gè)過(guò)程并非同時(shí)發(fā)生：發(fā)音特點(diǎn)在特征編碼之后，在詞匯識(shí)別較早期即可發(fā)生；而語(yǔ)義識(shí)別則在較后的階段才產(chǎn)生[28-29]。詞匯產(chǎn)生過(guò)程中，人腦是否需要檢索詞匯語(yǔ)法特征存在爭(zhēng)議。既往研究表明[30]，人腦只有在處理復(fù)雜形態(tài)結(jié)構(gòu)的語(yǔ)言(如意大利語(yǔ))時(shí)，才會(huì)涉及語(yǔ)法性過(guò)程，而在較為簡(jiǎn)單的語(yǔ)言形態(tài)處理中，則不涉及該過(guò)程。漢語(yǔ)被認(rèn)為是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的蒙太奇形態(tài)語(yǔ)言，詞匯-圖片干擾范式結(jié)合腦電圖研究漢語(yǔ)詞匯語(yǔ)法分類(lèi)特性，表明人腦對(duì)漢語(yǔ)裸詞的處理不包含語(yǔ)法性過(guò)程[31]。

N400 常被用來(lái)反映圖片的概念識(shí)別、語(yǔ)義處理及聯(lián)系的能力。語(yǔ)義相近的詞圖下，N400 衰減，潛伏期更短[32-33]。相似現(xiàn)象也出現(xiàn)在對(duì)詞匯的音韻特點(diǎn)加工處理上，包含語(yǔ)音處理過(guò)程的N400 振幅更大，潛伏期更長(zhǎng)[34]。本研究顯示，N400在詞圖匹配情況下衰減，潛伏期更短，與傳統(tǒng)結(jié)論一致。

本研究實(shí)驗(yàn)素材為漢語(yǔ)詞匯，詞圖匹配任務(wù)單純反映人腦對(duì)漢語(yǔ)詞匯語(yǔ)義加工處理的神經(jīng)電活動(dòng)情況，理論上不涉及語(yǔ)法效應(yīng)混雜因素。本研究顯示，分屏呈現(xiàn)語(yǔ)言任務(wù)形式較同屏呈現(xiàn)形式誘發(fā)N400 效應(yīng)更顯著。可能機(jī)制為，分屏呈現(xiàn)形式在同等時(shí)間內(nèi)分配更多資源給圖片和詞語(yǔ)，使人腦對(duì)單個(gè)刺激擁有更為完整的處理過(guò)程。

P1/N170 效應(yīng)最早被發(fā)現(xiàn)于面孔識(shí)別研究。研究者發(fā)現(xiàn)[35-37]，相比面對(duì)房子、植物等物體圖片，人類(lèi)在識(shí)別面孔，尤其是倒置面孔時(shí)，會(huì)誘發(fā)更為深大的P1/N170 波。后期研究表明，該效應(yīng)與“面部”并不相關(guān)[38]，在信息處理的不同階段包含很多重要的潛在機(jī)制。N170 成分反映早期視覺(jué)注意定向，更多反映視覺(jué)信息處理的一般機(jī)制，與刺激對(duì)象的內(nèi)容并無(wú)特定聯(lián)系。P1 成分代表空間注意對(duì)視覺(jué)加工的早期影響，反映任務(wù)注意力獲取機(jī)制，并導(dǎo)致知覺(jué)加工增強(qiáng)[39]。

本研究顯示，兩種語(yǔ)言任務(wù)在P1/N170 效應(yīng)方面有明顯差異。在無(wú)工作記憶參與的同屏呈現(xiàn)詞圖匹配語(yǔ)言任務(wù)中，P1/N170 有較大衰減；而有工作記憶參與的分屏呈現(xiàn)模式中，有較為明顯的P1/N170 效應(yīng)發(fā)生。工作記憶損傷人群(如阿爾茨海默病患者)中P1/N170 潛伏期較健康人增加[40]，孤獨(dú)癥兒童P1/N170 衰減，同時(shí)伴隨記憶力下降[41]。

以上研究表明，P1/N170 效應(yīng)與工作記憶密切相關(guān)。結(jié)合N400 效應(yīng)，可以認(rèn)為，工作記憶的參與提高個(gè)體對(duì)目標(biāo)刺激的注意，強(qiáng)化大腦對(duì)詞匯的識(shí)別過(guò)程；提示在語(yǔ)言康復(fù)訓(xùn)練中，采用詞匯、圖片分別呈現(xiàn)，加入記憶模塊的方式，有助于提高語(yǔ)言康復(fù)訓(xùn)練效率。

人類(lèi)有著強(qiáng)大的詞匯學(xué)習(xí)能力。腦損傷患者詞匯獲取功能不同程度下降[42]。詞匯學(xué)習(xí)的重塑是語(yǔ)言功能恢復(fù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，詞匯能力的提高與失語(yǔ)癥人群語(yǔ)言能力恢復(fù)關(guān)系密切[43]。制定密集有效的詞匯康復(fù)方案，幫助失語(yǔ)癥患者激發(fā)相應(yīng)腦區(qū)對(duì)詞匯學(xué)習(xí)的活躍度[44]。提高對(duì)詞匯字形的識(shí)別能力，是治療嚴(yán)重語(yǔ)言障礙的有效策略[45]。

經(jīng)典匹配任務(wù)時(shí)，N400 激活腦區(qū)多分布在額頂區(qū)，且有右側(cè)偏向趨勢(shì)[26]。本研究中N400 分布區(qū)域與經(jīng)典理論模型趨勢(shì)一致，表明語(yǔ)言任務(wù)設(shè)計(jì)能有效還原人腦學(xué)習(xí)詞匯過(guò)程中的神經(jīng)元電活動(dòng)情況。本研究設(shè)計(jì)語(yǔ)言任務(wù)原型為語(yǔ)言康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中詞匯學(xué)習(xí)訓(xùn)練場(chǎng)景，本研究表明，語(yǔ)言康復(fù)訓(xùn)練激活人腦頂葉神經(jīng)元電活動(dòng)。頂葉是人腦重要功能區(qū)，一般認(rèn)為與計(jì)算、注意和記憶等高級(jí)皮質(zhì)認(rèn)知功能相關(guān)，也與動(dòng)作模仿[46]和視覺(jué)動(dòng)態(tài)追蹤[47]密切相關(guān)。本研究提示，兩種語(yǔ)言任務(wù)均可產(chǎn)生頂區(qū)激活，而分屏任務(wù)誘發(fā)N400 更具右偏趨勢(shì)，且振幅更高，區(qū)域更廣。提示有工作記憶加入的語(yǔ)言任務(wù)能更大激發(fā)頂葉神經(jīng)元電活動(dòng)，調(diào)動(dòng)更多視覺(jué)與注意功能。通過(guò)調(diào)動(dòng)工作記憶、詞匯、圖片識(shí)別刺激，可有效訓(xùn)練人腦對(duì)語(yǔ)義加工、視覺(jué)識(shí)別以及集中注意力等能力，可應(yīng)用于對(duì)輕度語(yǔ)言障礙人群的篩查、評(píng)價(jià)和訓(xùn)練治療中。

本研究以漢語(yǔ)雙字詞及其對(duì)應(yīng)手繪素描圖為實(shí)驗(yàn)材料，模擬語(yǔ)言康復(fù)訓(xùn)練場(chǎng)景，編寫(xiě)兩種詞圖匹配判斷任務(wù)，結(jié)合ERP技術(shù)，探討工作記憶與詞匯學(xué)習(xí)識(shí)別的關(guān)系。研究顯示，分屏呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)任務(wù)(有工作記憶因素參與)與同屏呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)任務(wù)(無(wú)工作記憶因素參與)下，神經(jīng)元響應(yīng)特點(diǎn)有明顯差異。語(yǔ)言康復(fù)訓(xùn)練中的詞匯識(shí)別對(duì)人腦語(yǔ)言功能有正性刺激作用，而充分調(diào)動(dòng)記憶功能，可能對(duì)幫助語(yǔ)言發(fā)生有強(qiáng)化作用。該模式可進(jìn)一步運(yùn)用到語(yǔ)言障礙人群的康復(fù)治療中。

本研究不足之處在于，作為評(píng)價(jià)手段，任務(wù)僅適用于詞匯水平，無(wú)法對(duì)更為復(fù)雜的語(yǔ)法、邏輯關(guān)系等句義水平進(jìn)行評(píng)價(jià)；受試數(shù)據(jù)集較小，僅有健康人，未體現(xiàn)其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。相對(duì)語(yǔ)言量表(多為自評(píng)量表)無(wú)法測(cè)評(píng)輕度言語(yǔ)語(yǔ)言障礙，電生理手段更為敏感且客觀(guān)，在諸如失語(yǔ)癥等的治療和評(píng)價(jià)中，有較好的應(yīng)用推廣空間。