语言如何塑造大脑

日本德仁天皇的即位,揭示了词语在神经科学上的力量

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


2019年5月1日,明仁天皇从日本的菊花王朝退位,这是200年来日本的首次退位,德仁正式成为新天皇,开启了名为“令和”(令和;“和谐”)的新时代。日本以年号命名的传统反映了古代对语言神力的信仰。言灵(言霊;“词语的精神”)是指词语具有几乎神奇的力量来改变物理现实的观念。言灵通过其对社会的普遍影响,包括对迷信社会礼仪传统诗歌现代流行歌曲的影响,在某种程度上证明了其自身概念的正确性。

几个世纪以来,许多文化都相信语言的精神力量。随着时间的推移,这些观念从魔法和神话领域扩展到科学研究的课题,最终导致人们发现语言确实可以影响物理世界,例如,通过改变我们的生理机能。

我们的身体会进化以适应我们的环境,不仅在数百万年的时间里,而且在个人生命的每一天和每一年里也是如此。例如,在泰国海岸附近,有些孩子可以“像海豚一样看”。文化和环境因素塑造了莫肯部落的这些海上游牧民族的日常生活方式,使他们能够在水下调整瞳孔,这是我们大多数人无法做到的。


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正如广泛的潜水可以改变我们的瞳孔,运动可以改变我们的身体一样,心理活动,例如学习和使用语言,也可以塑造我们大脑的物理结构。当两个神经元对刺激(例如一个词)做出反应时,它们开始彼此形成化学和物理通路,这些通路会根据它们共同激活的频率而加强或减弱。“一起发射的神经元,相互连接”的这个过程是所有学习的基础,并反映在灰质(神经元彼此交流的地方)和白质(连接灰质区域的脂肪束)的形成中。

大脑适应环境的能力解释了我们如何变得专门适应我们母语的声音。所有婴儿天生就具有区分不同语言的语音的能力,但最终会变得适应他们听到的最多的输入;与母语音素相对应的神经通路得到加强,而与外语声音相对应的神经通路则被修剪掉。对于双语者来说,由于他们接触到更丰富的语言环境,这种“普遍”声音处理的窗口保持开放的时间更长。换句话说,我们大脑接收到的输入塑造了我们体验周围世界的方式。

尽管多语言是常态而非例外,但单语模型仍然是研究神经认知的标准。最近发表在Behavioral and Brain Functions杂志上的一篇对180多项研究的综述讨论了与驾驭多种语言相关的挑战如何影响我们感知和回应周围环境的方式,以及大脑的物理结构。

例如,神经影像学表明,双语能力可以增强注意力和对声音的敏感性,即使在婴儿期之后,即使您在以后的生活中开始学习另一种语言也是如此。双语能力还可以使您的大脑更有效地管理每秒涌入的大量信息,帮助您专注于重要的事情并忽略分散注意力的输入。

这两种技能对于学习新语言都至关重要,这可能解释了为什么学习第二语言可以使您更容易学习第三或第四种语言。这与过去已被驳斥的观点形成鲜明对比,即大脑只能容纳一种语言(就好像大脑在语言之间划分了固定的空间量,而不是作为一个活跃的生命器官,具有密集且相互作用的连接)。学习一门新语言会改变,甚至优化您使用已有知识的方式。 

为了说明这一点,广泛接触多语言语音会导致在进化上古老的大脑干中更强大的声音编码,以及主要听觉皮层中灰质和白质的增加。因此,经过训练后,即使是成年人也可能发现更容易感知外语语音,以及模仿外语口音,与单语者相比。

解码复杂的语音信号只是双语大脑遇到的一个挑战。当一个口语词展开时(例如,“l-a-p-i-s”),单语者和双语者都需要抑制来自想到的类似词语的干扰(例如,“la”,“pi”,“si”)。然而,除了来自同一种语言的类似词语外,多语言者还会考虑来自他们所知的其他语言的词语。

事实上,双语大脑总是准备好处理来自所有已知语言的词语——使所谓的“语言竞争者”的数量成倍增加。随着时间的推移,双语者可以成为控制这些竞争者的专家,以至于单语者赖以解决语言内竞争(例如,前扣带皮层)的大脑区域,对于双语者来说,除非他们需要管理跨语言的竞争,否则其激活程度较低。

正如拥有更强壮的肌肉可以让您更轻松地举起重物一样,经典执行控制区域中灰质的增加可能使双语者更容易管理不相关的信息。双语者还在连接额叶控制区域与后部和皮质下感觉和运动区域的束中增加了白质,这可能使他们能够将部分工作卸载到处理更多程序性活动的区域。由于相同的神经机制可以用于语言和非语言任务,因此多语言经验甚至可以影响根本不涉及语言的任务中的表现。

灰质和白质的增加,以及灵活调用不同大脑区域的能力,可能有助于解释为什么双语能力可以延缓痴呆症状的发作六年。幸运的是,强化您的大脑似乎没有截止日期,因为学习外语仍然可以在成年后以及相对短暂的训练后产生影响。此外,对一个区域或功能的改变可能会产生连锁反应;更好的认知控制可以增强听觉处理,这可能会促进进一步的语言学习和持续的神经重塑。

人类的语言能力在文明的发展、知识的传播以及我们集体塑造环境的能力方面发挥了关键作用。抛开神话和魔法不谈,用“令和”这个词来赋予日本新时代以意义,可能会通过影响人们的思想和选择而产生切实的成果。

虽然这种外部语言的后果在历史上是可以观察到的,但我们直到最近才获得诸如fMRI、EEG、PET、MEG、NIRS、CT和眼动追踪等工具,使我们能够看到语言如何反过来塑造大脑本身。我们现在知道,接触多种语言可以对我们的神经结构产生广泛的改变,这些改变在整个生命周期和各个领域都是可以观察到的:从婴儿期到老年,从感觉知觉到更高的认知处理。使用和学习语言可以改变我们自身的生物学,从而证实了古老的直觉,即词语实际上可以改变物理现实。

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