徐 方

(青島科技大學 外國語學院，山東 青島 266061)

二語句子理解涉及的是輸入信息和個體變量相互作用的過程。在個體變量中，除了二語習得者的年齡、先前知識(包括第一語言、第二語言的語言學知識和世界知識)[1]外，Skehan提出，一些學習者處理輸入信息更有效，可能是因為他們擁有更大的工作記憶容量，[2]或是因為他們能以更快速度執(zhí)行工作記憶中的分析過程。心理語言學通過行為測量來研究二語習得者如何在線處理和理解句子，引起了許多爭議。本論文從神經(jīng)認知科學角度，回顧工作記憶和二語句子理解實驗研究。運用神經(jīng)認知科學的測量技術(即ERP、fMRI、PET)測試腦活動來探討習得年齡、一語向二語遷移與內(nèi)容熟悉度是如何與工作記憶相聯(lián)系來制約和促進二語句子理解，從而更好地解決心理語言學行為測量的一些矛盾問題。

一、工作記憶概述

(一)神經(jīng)成像研究中的工作記憶

工作記憶容量通常由廣度任務測量。早期的神經(jīng)成像(neuroimaging)研究集中于辨別工作記憶中的維持和處理過程：維持信息通常沒有外在刺激，例如練習；處理和重組被維持的信息，即中央執(zhí)行功能。神經(jīng)成像研究主要集中于大腦的三個額(frontal)區(qū)：1)Ventrolateral(VLPFC)=BA44,45,47，即大腦腹側(cè)前額葉皮層是布羅德曼區(qū)(Brodmann’s area)44、45、47號，負責維持信息；2)Dorsolateral(DLPFC)=BA9,46，即大腦背側(cè)前額葉皮層是布羅德曼區(qū)9、46號，負責處理信息；3)Anterior(APFC)=BA10，即大腦前額皮層前部是布羅德曼區(qū)10號，負責更高層次的控制過程；同時，還集中于parietal regions(BA7 & 40)，即大腦頂葉區(qū)是布羅德曼區(qū)7、40號，認為可能存在包含大腦前額葉皮層(prefrontal cortex,PFC)和頂葉皮層(parietal cortex)的注意神經(jīng)回路。

額葉(frontal lobe)內(nèi)的前額葉皮層被廣泛認為在工作記憶中扮演著重要角色。大多數(shù)模型認為儲存信息的主要場所不在額葉內(nèi)，而是在后皮層(posterior cortex)。前額葉皮層的功能是根據(jù)當前目標保持信息活躍并且或者處理這些活躍信息。如圖1：[3]

圖1

Smith, E. E. & Jonides,J通過PET研究工作記憶得出結(jié)論：[4]不同的神經(jīng)回路影響言語、空間和物體工作記憶，空間記憶是右側(cè)向(right lateralized)，而言語和物體記憶是左側(cè)向；同時，涉及每一種工作記憶的一些皮層區(qū)存在不同：空間工作記憶激活枕葉區(qū)(occipital region)和下額區(qū)(inferior frontal region)，物體記憶是下顳區(qū)(inferotemporal area)活躍，言語記憶激活布羅卡區(qū)。

Müller, R. A. & Basho, S. (2004)通過fMRI發(fā)現(xiàn)聽-視-運動處理流的輸入?yún)R集激活場所位于左側(cè)大腦下額葉。[5]下額葉皮層是語言習得重要場所之一。下額葉皮層的功能由于工作記憶容量而進一步增強，使之在句法解碼時必不可少。

(二)前額葉皮層的兩個結(jié)構(gòu)原則

前額葉皮層的兩個結(jié)構(gòu)原則是認知分層(cognitive hierarchy)與自動化程度(degree of automaticity,DoA)。

語言一直以來被認為具有分層結(jié)構(gòu)特點，音節(jié)由音素組成，單詞由音節(jié)組成，詞組由單詞組成，然后詞組組合構(gòu)建成句子。[6][7][8]前額葉皮層一直沿著前部-到-后部軸心有系統(tǒng)地組織，并依賴于認知分層變化的層次，前部區(qū)域涉及更高層次而后部區(qū)域涉及更低層次。[9]已發(fā)現(xiàn)分層加工的神經(jīng)基礎涉及大腦背側(cè)前額葉皮層。[10]Jeon, H. A. & Friederici, A. D.提出自動化程度是PFC組織的要素，后部-至-前部梯度體系表明二語(即低自動化程度)腦前部更控制的過程，而以后部為主的體系表明本族語(即高自動化程度)主要涉及腦后部更自動化過程。[11]

(三)工作記憶各成分在二語學習中的角色

研究者們紛紛實驗證明工作記憶在二語習得中扮演的角色。二語研究者提出個體在工作記憶中的差異會限制注意，因此影響二語習得。[12][2]語音記憶(phonological memory, PM)和中央執(zhí)行功能在二語和本族語的學習中被認為尤其重要。

處理語音信息對語言學習和使用至關重要。Baddeley工作記憶模式中的語音環(huán)操縱著語音短時記憶，此成分在本族語發(fā)展中扮演著重要角色。語音環(huán)支持語言學習，包括詞匯發(fā)展、流利性和一些對理解的測量。[13][14][15]語音環(huán)的功能不是記憶熟悉單詞而是幫助學習新單詞。[16]語音記憶在兒童和成年二語發(fā)展中扮演著重要角色。學習新聲音模式中的語音記憶功能對二語詞匯學習、[17]涉及諸如性別一致性依存關系的形態(tài)規(guī)則和二語語法學習都至關重要。[18][19]實驗證明越經(jīng)常在語音短時記憶中練習二語結(jié)構(gòu)、越容易學習，并從中歸納出規(guī)則。[13]許多研究者把語音短時記憶和語言學習間的聯(lián)系歸因于語音環(huán)對新語音材料形成穩(wěn)定、長時心理表征的重要性，這些表征對語音知識尤為重要，例如單個的單詞和語塊。短時記憶容量預測語塊能力，“組塊”是記憶和恰當使用二語固定詞組能力，組塊能力又反過來與以后創(chuàng)造性地運用語言相關聯(lián)。[20]

中央執(zhí)行功能與閱讀理解和全面言語能力相關。[21][22]控制注意是中央執(zhí)行器的主要功能，已適用于二語研究。注意控制與工作記憶是同義詞。[23]基于工作記憶的中央執(zhí)行成分的控制注意功能，工作記憶與二語詞匯和語法學習有直接聯(lián)系。[24]

對視覺和空間記憶的研究并沒有引起語言研究學家的重視，反映了處理口頭和書面語言時語音信息所扮演的重要角色。迄今為止，二語學習中還沒有對新增加到Baddeley模式的情景緩沖器的研究。

二、影響二語句子理解中工作記憶的因素

(一)一語向二語遷移與工作記憶

已有大量證據(jù)證明一語的語音、拼寫、語素詞匯、詞匯-語義和句法特性會影響二語句子理解。[25][26][27][28][29][30][31]

充分遷移觀點(full transfer view)認為持續(xù)習得二語不僅會在二語加工時使用這些語言特征和加工路線，還會習得一語中沒有的二語特點。[32]“建構(gòu)理論”模式指出熟練的閱讀者抑制不恰當?shù)囊馑紒斫?gòu)龐大、連貫的分層結(jié)構(gòu)，其中每一個新成分被組合并激活前面相關成分，反復受到激活的成分更易于回憶。一語閱讀向二語轉(zhuǎn)換時，熟練的本族語閱讀者能在閱讀后回憶一語語境文本成分，并構(gòu)建一個連貫結(jié)構(gòu)以便以后回憶這些成分；如果二語水平與文本相符合，他們會很好地處理二語語境每一個句子，也可以回憶這些成分。[33]

(二)內(nèi)容熟悉度與工作記憶

由于有限的工作記憶容量，加工一系列句子時，語境能提供加工益處。儲存的語境可以提前激活與理解相關的概念、關系和圖式以便于加工隨后的句子。[34]

背景知識在閱讀中有利于詞匯學習或單詞意思的推斷。[35][36][37]Hambrick & Engle提出領域知識和工作記憶對理解的相互作用：相關背景知識或領域知識能在理解時彌補低工作記憶，而高層面領域知識可以削弱甚至抵銷工作記憶的促進性影響；高工作記憶提高了相關領域知識，代表了“豐富-變得-更豐富”假設，即如果擁有足夠的背景知識，更大的工作記憶容量可以促進理解。有三個模式涉及工作記憶容量和領域知識對認知表現(xiàn)的影響：補償模式；豐富-變得-更豐富；獨立影響模式。[38]

(三)習得年齡與工作記憶

自從Lenneberg和Penfield & Roberts首次提出二語習得生物限制期假設，[39][40]研究者對于關鍵期假設(critical period hypothesis，Lenneberg)又提出許多新觀點。大多數(shù)理論認為像本族語一樣習得二語的能力受到成熟期限制(maturational constraints)，兒童期開始下降并在青春期消失。[41]

反對關鍵期假設的一個觀點是二語習得不僅是語言學習年齡跨度的總下降，還反映與年齡相關的其它認知資源如工作記憶的下降。[42]

Newport, E. et al認為習得語法受到關鍵期影響。兒童期和青春期的發(fā)展變化引起本族語和二語中語法加工的差異。[41][43][44]陳述-程序模式提出由于成熟因素，程序記憶體系涉及的二語加工比本族語更少些。此提議基于與語言加工相關的兩個大腦記憶體系的區(qū)別：陳述性體系促進記憶單詞和詞組的儲存，位于包含內(nèi)側(cè)顳葉(medial temporal)和額前皮層區(qū)的特定腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡；程序性記憶體系涉及加工語言的組合規(guī)則，依賴于包含額-基底神經(jīng)節(jié)巡回(frontal-basal ganglia circuits)和額下回(BA44或布羅卡區(qū))的網(wǎng)絡。[44]晚期二語學習者過度依賴陳述性體系(如語法加工)，主要由于兒童期和青春期發(fā)生的成熟變化，而本族語依賴于程序性體系。

三、神經(jīng)機制下二語句子理解

二語習得的研究使用了許多測量技術。心理語言學家一直使用一系列行為測試來研究二語習得者在理解過程中是如何在線加工語言。神經(jīng)科學家一直使用腦活動測試，來研究二語理解過程中推斷不同種類信息牽涉到大腦的什么組織，來調(diào)查一個大腦存放兩種或更多語言的認知和神經(jīng)結(jié)果。

(一)二語句子理解中的ERP成分和工作記憶

N400被用來間接測試工作記憶容量對更嚴格分析句法各方面的影響。Garnsey et al N400探測加工選擇暫時句法歧義句引起的語義花園小徑。[45]花園小徑是由于工作記憶容量的限制，N400可以幫助以一種更抽象方式在句法層面反映工作記憶需求。與更小的工作記憶負荷相比，適中的工作記憶負荷與介于250和600毫秒間更大的負波相關，尤其出現(xiàn)在左半球中央電極區(qū)。

研究表明LAN是工作記憶負荷(與暫時儲存在工作記憶中的填充詞相關)更綜合的指標。LAN的神經(jīng)區(qū)域是(左)前額葉皮層，特別是布羅卡區(qū)。[46]Kluender & Kutas(1993)研究了長距離依存關系的wh-句和關系從句，必須在工作記憶中保存填充詞一段時間，直到完成填充詞-缺口(filler-gap)委派；至少兩類詞引發(fā)LAN：保存在工作記憶中正在被加工的填充詞，和在隨后位置正進行主題角色委派的詞。因此工作記憶負荷能融入到正在構(gòu)建的句子表證中。[47]

Neville et al.觀察到由功能詞引發(fā)的位于腦后部、偏左側(cè)N400-700成分。大多數(shù)英語功能詞的重要特征是支持最初句法分析、介紹新句法成分、決定句子中詞組結(jié)構(gòu)，功能詞在語法中扮演重要角色。因此一個功能詞本身就反映了更大的工作記憶負荷，從而引發(fā)了N400-700。[48]

(二)fMRI/PET和二語句子理解

Friederici提出本族語的神經(jīng)加工階段。[49]神經(jīng)基礎的第一個加工階段是左顳上回前部(anterior portion of the left superior temporal gyrus，STG)和深額島蓋(deep frontal operculum)；第二個階段的詞匯-語義/主題信息以及形態(tài)句法信息的綜合主要依賴于顳上回后部(posterior STG)、顳中回(middle temporal gyrus，MTG)和額下回(inferior frontal gyrus，IFG)(通常被認為是布羅卡區(qū))；最后再分析加工主要激活包含顳上回后部和基底神經(jīng)節(jié)的皮質(zhì)-皮質(zhì)下體系。

布羅卡區(qū)位于左額下回，按功能分為三個區(qū)域：語音、語義和句法，[50]但也對非語言功能如認知控制起重要作用。[51][52]一部分布羅卡區(qū)(BA 44，島蓋部(pars opercularis))主要加工句法信息，而左額下回更低部分(BA 47,眶部(pars orbitalis)有選擇性地加工語義信息。[53]布羅卡區(qū)對本族語僅是語言器官，而左額下回其余部分對二語起作用。[54]

四、神經(jīng)機制下工作記憶和二語句子理解實驗研究

到目前為止，從腦神經(jīng)機制的角度研究工作記憶和二語句子理解的論文不多，這是有待于進一步發(fā)展和探索的領域。表1、表2、表3分別從工作記憶以及與工作記憶相關的習得年齡、一語向二語的遷移、內(nèi)容熟悉度四個方面研究回顧了二語句子理解ERP(7個)、fMRI(10個)、ERP和fMRI(1個)、PET(2個)實驗結(jié)果。

(一)ERP實驗：

ERP實驗分為語音和語義相結(jié)合、語義、句法、語義和句法相結(jié)合四個方面，見表1。

表1 與習得年齡、語言遷移、內(nèi)容熟悉度和工作記憶相關的二語句子理解ERP研究回顧

(二)fMRI實驗

fMRI實驗分為語音、句法、語義和句法相結(jié)合、自動化程度四個方面，見表2。

表2 與習得年齡、語言遷移、內(nèi)容熟悉度和工作記憶相關的二語句子理解fMRI研究回顧

(三)ERP和fMRI實驗相結(jié)合

ERP和fMRI實驗反映自動化程度，見表3.。

(四)PET實驗

根據(jù)語音和語義相結(jié)合來考察言語記憶，有兩個實驗，見表3。

表3 與習得年齡、語言遷移、內(nèi)容熟悉度和工作記憶相關的二語句子理解ERP和fMRI、PET研究回顧

五、啟示

1、從表1工作記憶與二語句子理解ERP研究數(shù)據(jù)表明：加工二語句法時，高水平的二語學習者接近本族語，往往引發(fā)P600，可是涉及到二語句法加工的、與工作記憶負荷相關的左前額負波經(jīng)常缺失；而低水平的二語學習者通常引發(fā)語義加工的N400。實驗證明工作記憶是影響語言理解的關鍵因素。工作記憶和短時記憶是學能模式中更高層次語言水平技能的重要組成部分。[74]

大多數(shù)二語研究LAN的缺失表明二語句子加工時自動化程度顯著降低，盡管涉及加工局部語法依賴的自動化程度會隨著二語水平而提高。然而，涉及復雜分層結(jié)構(gòu)的二語句子加工是否能完全自動化還有待于進一步研究。來自神經(jīng)影像研究已表明：二語結(jié)構(gòu)復雜句子的腦皮層激活增加，說明二語比本族語理解需要更大加工。如果加工非局部依存對工作記憶有更大需要，此領域?qū)W習者的困難可能源于加工二語時缺少工作記憶資源，而不是語法知識。

雖然ERP具有很高的時間分辨率，可是只能提供表層皮質(zhì)區(qū)域的信息，而其它神經(jīng)影像技術，例如MRI可以深入到更深的皮質(zhì)、或皮質(zhì)下的區(qū)域來了解激活模式。

2、從表2、表3工作記憶與二語句子理解fMRI、PET研究數(shù)據(jù)表明：首先，與二語相關的遞增的大腦活動出現(xiàn)在斡旋一語的腦區(qū)或這些腦區(qū)附近，例如左額下回(inferior frontal gyrus, IFG)、或顳上回(STG)；其次，與認知控制相關的特定的、額外的腦區(qū)活動，例如左前額葉皮層(PFC)、前扣帶回(anterior cingulate cortex, ACC)、基底神經(jīng)節(jié)(basal ganglia)。

對控制的需求與前額葉皮層(PFC)活動增加相聯(lián)系。一項任務越得到更多的練習，對控制(和PFC)的依賴便會減小，因為練習加強了大腦其他結(jié)構(gòu)與任務相關的神經(jīng)通路的聯(lián)系。這些巡回可以隨時間獨立于PFC而運行，執(zhí)行任務變得更自動化。神經(jīng)成像研究表明學習初始階段PFC表現(xiàn)出更大激活，隨著學習經(jīng)歷和練習的增加，PFC內(nèi)的神經(jīng)活動變?nèi)?。高效率處理句子常常來自于練習或是一些指導性干預。閱讀中強化訓練同樣可以對一些理解成分加工產(chǎn)生更大效率。為了增加總工作記憶容量，練習可以征集更多激活或額外的加工和結(jié)構(gòu)，復述(rehearsal)依賴于恢復(refreshing)的過程，此過程涉及到對選項的持續(xù)注意。記憶依賴于學習者對材料的熟悉度并隨著練習而增強。因此在二語教學中，教師應根據(jù)學生水平在考試前給予學生適當指導，并輔以練習題來鞏固和強化所學知識。

大腦前額葉皮層執(zhí)行工作記憶，來自亞利桑那大學的教授Nicole P. Yuan表明前額葉皮層體積越大和PFC皮層越厚會有更好的執(zhí)行表現(xiàn)。[75]因此應參加各種認知活動來鍛煉前額葉皮層使之增強。因此，在二語教學中，教師可以通過記錄筆記、遵循指示和忽視干擾來鍛煉學生加工能力從而提高工作記憶容量。

如果工作記憶與注意容量或者控制中央執(zhí)行功能相聯(lián)系(可以抑制來自一語的競爭壓力)，那么二語學習者可以集中于二語形式并努力抑制一語影響。許多學者認為一語遷移是不可避免的，控制注意資源并抑制影響是成功二語學習的關鍵。前額葉皮層被逐漸激活，說明在加工低水平二語時，前額葉皮層阻擋來自更強本族語的更優(yōu)勢的、不相關的反應，從而便利加工與任務相關的弱勢二語表征。背側(cè)前額葉皮層與抑制和注意相聯(lián)系說明工作記憶不是一個與其它執(zhí)行功能完全分開的加工。因此在二語教學中，教師應幫助學生激活圖式(schema)，即優(yōu)先與任務相聯(lián)系的反應，抑制不恰當?shù)姆磻?。對任務圖式更有效率的管理是讓具備更大工作記憶容量的二語學習者能更迅速地排除競爭信息中的干擾。如何成功抑制將是今后二語研究的課題。

根據(jù)Hernandez et al. (2007)；Suh et al. (2007)；Jeong et al. (2007)；Ru¨schemeyer et al. (2006)(表2)實驗表明：不同的模式(聽力或閱讀)證實了一語和二語句法加工使用相似的腦區(qū)，一語和二語激活區(qū)重疊。然而二語句法習得應存在激活腦額區(qū)和顳區(qū)的交替使用，特別是左前額皮層(額下回，IFG)與學習句法規(guī)則相聯(lián)系。因此，應該在未來研究中更仔細地調(diào)查句法語言加工時腦額區(qū)和顳區(qū)(表2)間交替使用的特性。成年二語學習者習得二語語法不依賴于用于加工本族語的相同大腦結(jié)構(gòu)(額紋狀體網(wǎng)絡，fronto-striatal network)。[76]隨著語言水平的提高，介于本族語和二語學習者之間的最后神經(jīng)差異會消失。[77]句法復雜性與更高的工作記憶需求相關。語言理解個體差異已表明高-容量者更大的可塑性，在前額區(qū)域和紋狀體(striatum)易于觀察到最大、最一致的可塑效應，調(diào)查工作記憶的神經(jīng)成像研究經(jīng)常激活這些區(qū)域。隨著句法復雜性增加，更大程度地運用前額區(qū)域和終腦皮層表明了高-容量比低-容量閱讀者更有效的句子理解措施。個體可塑性差異與相關信息積極、輕松地轉(zhuǎn)換到皮層加工中心相聯(lián)系，這種能力對于語言理解以及需要維持和處理信息的其他任務(如，工作記憶容量)都至關重要。為了更好地了解二語句法分析體系與工作記憶的關系，從語言學、神經(jīng)生理學層面以及構(gòu)成二語句法習得的腦基礎來考慮和調(diào)查多重結(jié)構(gòu)微妙之處是十分必要的。

根據(jù)Jeong et al. (2007)(表2)、Kim et al. (2002)(表3)實驗表明：二語低水平學習者使用右半球更多區(qū)域來彌補語言的低水平。語言理解中右半球的功能是什么？此問題一直爭論不休，更別說二語研究。因此，對于語言任務，大多數(shù)人一致地激活左半球語言區(qū)域，而右半球的作用在個體和任務間變化，難以概述。通過使用腦神經(jīng)設備，涉及二語加工的右半球個體差異將得到系統(tǒng)研究，此類困難和問題會被逐步攻克。

3、根據(jù)Weber-Fox et al. (2001)(表1)；Hernandez et al. (2007)(表2)；Rodriguez-Fornells et al. (2002)(表3)實驗表明：二語者習得年齡都是早期，可是實驗并沒有表明前額葉的廣泛活動是由于習得年齡還是與二語水平相關的其他因素。對二語兒童的神經(jīng)認知學測量實驗很少。Perani & Abutalebi對涉及語法加工的本族語者和二語者大腦活動進行對比：早期雙語者(剛出生者)大腦活動沒有差異；晚期二語學習者(六歲后)大腦語言相關區(qū)域牽涉更多活動。一語是在關鍵期的隱性(implicit)習得，而二語通常只能通過正式指導來顯性(explicit)習得，因此，加工二語語法知識并不是通過與隱性加工一語語法相關的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，如布羅卡區(qū)和基底神經(jīng)節(jié)。[78]Newport提出兒童時期小工作記憶容量的優(yōu)勢，即“越小越多的假設”(“Less is More” hypothesis)，因此，兒童有限的工作記憶容量為語言學習時涉及的成分分析提供了優(yōu)勢。[79]二語兒童學好外語涉及大腦的可塑性和關鍵期。通過神經(jīng)認知科學測量技術，可以觀測和解決如何在臨界期提高工作記憶來提高二語兒童語言水平。