大人的語言功能由左腦主導,兒童有何不同?

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圖源：giphe.com

你或許在網上見過這張旋轉的芭蕾舞者圖片，據稱，它可以測出你在使用的是左腦還是右腦—— 當然是一派胡言。不過，我卻可以 「測」 出，你在讀到這句話時，很可能是在使用左腦來理解的（除非你是左撇子）。這是因為成年人的一些認知功能往往是由單側腦半球的特定區域來主導的，而語言功能主要由左腦主導。 根據最新研究成果，這裡還要再加上另一個例外：兒童。2020年9月7日發表於《美國科學院院報》（PNAS）的一項腦科學研究發現，兒童同時使用左腦和右腦來處理句子 [1]。 「這對受到神經損傷的小孩來說是一個非常好的消息。」研究作者之一、喬治敦大學神經學教授 Eliss L. Newport 表示，「同時使用左腦和右腦為神經損傷提供了一種補償機制。例如，如果左腦因圍產期中風受損，兒童仍可以使用右腦來學習語言。患有腦癱而導致一側腦半球受損的兒童可以用完好的腦半球來發展所需的認知能力。我們的研究展示了為什麼這是可能的。」 同時，Newport 表示，這項研究解決了一個困擾臨床醫生與神經學科學家許久的謎題。

1 左腦優勢來自先天還是後天？爭論不休

19世紀中葉，巴黎郊區的一所醫院裡，30歲的患者 Louis Victor Leborgne 失去了說話的能力。他神志清醒，身體無外傷，一切都健康如常，只除了一件事：他張嘴只能發出 「Tan」 這個音。在接下來的十年中，Leborgne 的身體和精神狀況逐漸惡化。1861年，他遇到了一名語言方面的專家：Pierre Paul Broca [3]。 Broca發現，該患者左腦一塊區域的壞死導致了他的失語症。受到啟發後，他又找到了25位類似的案例，並於1865年發表了他的結論：語言的表達是由左腦前額葉區控制的 [2]。在此後的一百多年中，有更多的證據充分證明了，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]。 雖然成人的語言能力靠左腦是公認的結論，但左腦優勢來自先天還是後天？現有的證據指向兩個完全相反的結論。 臨床醫學上的發現似乎表明，早期兒童大腦並沒有形成語言的側化，兩個腦半球共同參與語言的早期發展。一項對102名早期單邊腦損傷的患者的觀察發現：早於語言發展期的腦損傷，無論左腦還是右腦，造成語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的患者在術後永久性失語的可能性都較小，無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的患者都罹患永久性失語症，無一例右腦半球切除術導致永久性失語 [4,5]。 然而，解剖學、電生理學和功能磁共振成像（fMRI）掃描卻顯示，左腦的語言優勢在嬰兒期就已經建立了。嬰兒大腦就表現出了左右腦顳葉和額葉體積的不對稱性。掃描也顯示早期語言活動是由左腦主導的。

2關注個體左右腦活躍程度，有新發現

本次研究同樣基於fMRI證據，為什麼得出 「兒童左右腦都在處理語言」 與先前fMRI研究不同的結論？ 喬治敦大學的科學家在論文中指出，這種矛盾的結論或許是由fMRI的傳統數據分析方法導致的。大部分研究會使用一個偏側化指數（laterality index，LI）來整體比較左腦和右腦的活躍性。偏側化指數為0意味著左右腦活躍程度相等，大於0意味著左腦更活躍，小於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：偏側化指數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存在 [1]。 同樣，過去研究中的偏側化指數無法直接反應左右腦各自對語言活動的參與度。同時，與偏側化指數一起呈現的腦功能區激活圖像（activation map）往往體現的是一組參與者的平均數據。在這些圖像裡體現的右腦活躍度較低不一定代表在某個患者身上也是如此，而可能僅僅是反映了右腦活躍度在人群中的差異較大 [1]。 鑑於此，這項研究關注各個腦半球的活躍情況，而不是整體上的偏側化；同時分析了個體的激活圖像，而不是只關注平均數據。

3腦子處理語言，越長大，越單側化

為了能生成個體的腦功能區激活圖像，需要一個可靠而又能強烈刺激參與者大腦的實驗任務。科學家選用了一種成熟的句子理解任務，叫做聽覺描述決策任務（ADDT）。首先，參與者會聽到一段對名詞的描述（例如：灰色的大型動物是大象），如果他認為描述正確，就摁一下按鈕。在對照情況下，參與者會聽到同樣的句子倒放一遍，並需要在聽到結尾的滴聲時摁下按鈕。 實驗包含了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。每一個參與者都是右撇子，母語為英語，智商正常，神經健全。在兒童進行的實驗中，研究人員調整了實驗選用的詞彙，使任務對不同年齡組的參與者來說難度相似。

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)，右腦一些區域的活躍重合度達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域在兩者之間。圖源：[1]

研究發現，從年齡組平均來看，年幼的兒童也表現出了語言活動上的左腦側化。然而，90%的4-6歲兒童的右腦對應區域也表現出了明顯的活躍跡象。而隨著年齡的增長，這種活躍情況大幅下降。對於成年人來說，這部分右腦的對應區域有完全不同的功能，如處理聲音當中表達的情緒。然而年幼的兒童會用左右腦同時理解句子的含義和感知背後的情緒。 Newport 認為，「在句子處理任務中，右腦隨著成長發育逐漸減少的活躍度反映了語言功能神經分布的改變，而不僅僅是句子理解技巧的發展變化。」 同時她也認為，如果對更年幼的兒童做同樣的分析，「我們很可能會發現右腦在語言處理中的參與度比4-6歲兒童更高。」 她還表示，「我們的發現意味著，右腦在童年早期對語言處理的參與，或許可以使得在左腦受損時，仍然保持和增強右腦語言功能的發育。」下一步，他們將對出生時左腦中風的青少年和年輕成人的語言腦區激活情況進行研究，以了解大腦的不同腦區在處理語言時的神奇表現。

參考文獻：

[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.

撰文丨陳抒寧

責編丨戴 威