本文是語言神經(jīng)機制研究的重量級大咖Friederici和語言理論研究尤其是句法研究的大佬Chomsky以及一些其他語言神經(jīng)機制研究中重要的研究者一起發(fā)表在Nature Human Behaviour期刊上的一篇關(guān)于language、mind和brain之間的相互關(guān)系的觀點性文章，在這里，language和brain的漢語義明確，但是mind可以翻譯為多個漢語詞，這里我們翻譯為“心智”，因為文章中所談到的關(guān)于認知和思維等我們常表述的人類的高級功能都可以用心智這個詞來表述，并且作者在文中使用到了”in the mind and brain”這樣的表述，說明mind在這里應(yīng)當(dāng)是個名詞實體，是一個可以稱說的對象。同時在“人工智能”高度話題性的今天，真正的智能其背后到底是什么我們?nèi)耘f不得而知。模仿神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工作的算法從現(xiàn)在看來距離人類智能還很遙遠，而大腦作為人類智能的物質(zhì)載體，語言機能產(chǎn)生的核心基礎(chǔ)，其內(nèi)部工作機制對我們來說仍舊是模糊的。

那么，在我們看來高度自動化的語言和我們的智能以及腦之間是什么樣的關(guān)系，我們對語言抱有怎樣的誤解？人的認知功能和思維能力真的能夠離開語言嗎？語言究竟是如何在大腦中表征？對這些問題的回答都將是我們重審語言根本性，走向真正的腦研究之路的必經(jīng)之途。但是要注意的是，本文并不是一個事實性或者真理性的文章，其間所有的論述都來自于現(xiàn)有的研究證據(jù)和理論推導(dǎo)，是科學(xué)的問題探索，而不是教科書式的知識傳播，希望讀到此文的朋友都能夠認真閱讀原文，對語言的神經(jīng)機制研究產(chǎn)生更深入的認識和更大的研究興趣。 

摘要：

語言是人類認知的基石。然而，我們對其神經(jīng)基礎(chǔ)的研究仍然存在許多的爭議，部分原因是相當(dāng)一部分研究對“語言”的定義或者說認識通常是不明確的。許多研究者僅僅認為語言是人們的言語產(chǎn)出或者思想交流的工具，但本文的研究者們指出，語言最好被描述為一種生物學(xué)上決定的計算認知機制，它產(chǎn)生了一個能夠?qū)崿F(xiàn)無限的層次結(jié)構(gòu)組合的結(jié)構(gòu)（array，這里應(yīng)當(dāng)是借鑒了計算機中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)array即數(shù)組的說法，但我個人認為在漢語里表示其應(yīng)當(dāng)使用陣列一詞表示會更好，而從更簡單語言使用角度看，結(jié)構(gòu)一詞更能幫助我們理解語言的層級系統(tǒng)和無線組合的結(jié)構(gòu)特性）裝置。最近的腦成像研究結(jié)果支持將語言作為一種自主認知機制的觀點，從而引出了對語言的神經(jīng)組織的認識，即語言涉及句法和語義方面的動態(tài)相互作用，這些在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)出來的方面在功能和結(jié)構(gòu)上連接了下額葉和上顳葉皮層。

從摘要部分我們就可以看出，作者們批評了將“語言”視做人類的交流工具或者思維工具的片面認識，指出語言作為一個能夠?qū)崿F(xiàn)基本單元進行層次組配，無限組合的計算裝置，其在大腦中所扮演的角色遠非我們當(dāng)前對語言的理解，同時，本文是結(jié)合當(dāng)時最新的以及一些最經(jīng)典的語言的神經(jīng)機制研究的證據(jù)來討論語言在大腦中是如何表征的，也就是其神經(jīng)基礎(chǔ)是如何的。

正文：

語言神經(jīng)機制的概念是隨著我們對語言能力作為認知系統(tǒng)的本質(zhì)的理解而發(fā)展起來的。最初，研究主要集中在額葉皮層和顳葉皮層區(qū)域，它們分別參與發(fā)聲和言語感知。既然言語是人類交際的主要媒介，那么很自然地就會把語言等同于言語甚至聲學(xué)交際。然而，這種觀點太狹隘了。語音只是外化語言的一種可能的方式(符號或書寫是其他的例子)，它是內(nèi)部計算系統(tǒng)的輔助。此外，溝通只是語言能力的一種功能，但不能與之所等同。

作者們認為語言是一種特定于物種和領(lǐng)域的人類認知能力。從本質(zhì)上說，語言是一種內(nèi)部的計算機制，它產(chǎn)生了一組無界的結(jié)構(gòu)化短語和句子。這些必須在兩個接口上進行最低限度的解釋，即一方面是內(nèi)部的語言計算機制，另一方面是通過聲音、書寫或符號進行的外化。神經(jīng)語言學(xué)主要研究人類語言計算認知機制的神經(jīng)基礎(chǔ)。而從理論語言學(xué)的角度來看，生成語法被假定為一個在形式層次上描述語言系統(tǒng)的理論，它被劃分為功能上可分離的或自主的成分，如句法、詞法等。由此產(chǎn)生的直接問題是生成語法中所使用的形式表征是否與實際的大腦結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。作者在這篇論文中討論了一些獨立的研究方向，這些方向都集中在一個結(jié)果上，即句法過程實際上是在大腦中獨立計算出來的（編者注：在語言和認知研究中一個很大的爭議是句法的加工是獨立的計算過程還是一般認知機制的計算過程）。 

在心智和大腦中的普遍語法（universal grammar）

人類嬰兒的語言發(fā)育得非?？?，且不依賴于他們出生時的特定語言環(huán)境。就像任何其他有機系統(tǒng)一樣，語言的發(fā)展涉及遺傳、外部輸入和一些獨立的計算系統(tǒng)的原則(如語言中常用到的“經(jīng)濟原則”)這三方面的相互作用。對于語言來說，遺傳基因包括一種特定于語言的成分，即普遍語法，它與其他認知系統(tǒng)相互作用。在某種程度上，普遍語法決定了人類大腦中語言發(fā)展可能產(chǎn)生的個體遺傳結(jié)果，這種結(jié)果受到限制，因此只能產(chǎn)生自然語言，而不能產(chǎn)生其他種類的語言。不符合UG原則的語言被稱為不可能的語言，對嬰兒來說是不可習(xí)得的，只有可能遵守UG規(guī)則的語言能夠被兒童習(xí)得。

在當(dāng)前的生成語法理論框架下，語言層次結(jié)構(gòu)產(chǎn)生時進行計算的基本操作被稱為合并，即“merge”（“合并”是chomsky的生成語言學(xué)發(fā)展到最簡方案時期（Minimalist structure building ）所剩下的實現(xiàn)語言層級結(jié)構(gòu)組合和替換的計算方法）。合并是一種通用語言特定的組合遞歸二進制操作，它采用兩個語法對象x和y，并生成一個新的語法對象z。這里是對生成語法核心思想的一個簡單介紹。其實生成語法是一套自成體系，發(fā)展路徑相當(dāng)復(fù)雜的句法理論，這里提到的這兩點只是其核心觀點的簡述，the minimalist 是生成語法發(fā)展中最新的理論框架，同時最簡方案不再是像以往的生成語言學(xué)理論（如管轄與約束理論）一樣是完整的句法理論，而是一套可以用來建立各種句法規(guī)則的框架，可以看做是一種理論指引，而不是具體的理論條目。

作者接下來舉了一篇2003的文章來表示人類在學(xué)習(xí)符合普遍句法規(guī)則和不符合普遍句法規(guī)則的語言后，腦區(qū)的激活情況，作者發(fā)現(xiàn)不懂意大利語和日語的德語學(xué)習(xí)者，在同時學(xué)習(xí)了符合句法規(guī)則和不符合句法規(guī)則的意大利語和日語（但其實都是人工語言，并不是真實的，只是符合句法規(guī)則的是分別符合意大利語和日語的）后，在面對對應(yīng)的任務(wù)時，腦區(qū)激活和其行為表現(xiàn)之間的關(guān)系的Broca區(qū)出現(xiàn)了顯著的交互，即Broca區(qū)在面對符合句法規(guī)則的語言時其激活是上升的，而在面對不符合句法規(guī)則的語言時則未表現(xiàn)出激活增強。作者們認為這篇文章可能表現(xiàn)出Broca區(qū)作為語言加工的特定腦區(qū)之一可能表現(xiàn)出了對“普遍語法”的特異性（我們專門去讀了這篇文章，這篇文章發(fā)表年份比較早，其使用的多重比較矯正方法在文章中并未明確寫出，同時使用的被試僅有8人，是在每個被試上進行的統(tǒng)計檢驗，其統(tǒng)計效力很難真的說明這樣一個極為重要的問題，這也是之前大量研究受到質(zhì)疑的主要原因。雖然發(fā)表在神經(jīng)科學(xué)的頂刊上，但我想作者沒有引用更新的研究，不知道這是不是說明些什么東西，至少類似的研究在近年來是不缺少的，因為我們都知道，在觀點或者理論建設(shè)的文章中，引用的文章往往都是支撐性的）。作者指出，人類對語言及其習(xí)得的生物天賦中似乎沒有這些不可能的規(guī)則，因為在實驗中這些不可能的句法規(guī)則是線性的，其相比于語言的層級結(jié)構(gòu)更為簡單，也就是說其計算難度比真實的句法規(guī)則要更簡單，然而Broca區(qū)仍舊未表現(xiàn)出相應(yīng)的激活。

圖1 符合句法規(guī)則和不符合句法規(guī)則的語言在被試加工過程中的激活交互

作者進一步指出，布洛卡區(qū)(尤其是它的后部，布洛德曼區(qū)(BA) 44區(qū))在語法學(xué)習(xí)中的作用得到了進一步的支持，因為它研究了一種人工語法的處理過程，這種人工語法模仿生成語法的可能規(guī)則，并使用分配給語法類別的新單詞。顯然，一旦獲得了語法，Broca的區(qū)域就被激活了（仍舊是圖1的那篇研究）。此外，這與語義無關(guān)，因為只要處理的結(jié)構(gòu)化序列遵循允許合并操作的UG規(guī)則，那么Broca 區(qū)域就是激活的，而不管它的單詞是真的還是假的。最近的一項腦成像研究為合并計算在人腦中單一應(yīng)用的神經(jīng)基質(zhì)定位提供了證據(jù)，例如，由單個合并操作決定的句法結(jié)構(gòu)的形成是一個限定詞短語，由一個限定詞(The)和一個名詞(pish)組成。為了研究與語義無關(guān)的合并計算，可以構(gòu)造一個無語義限定詞短語(pish)，研究者發(fā)現(xiàn)對合并操作敏感的神經(jīng)底物定位于BA44的一個非常狹窄的亞區(qū)（圖2a），即BA44最前部的腹側(cè)，個體間具有很高的一致性。

圖2 在短語結(jié)構(gòu)的合并計算期間的激活構(gòu)建

注：圖中顯示了區(qū)域BA 44的細致分析。

a，一個限定詞短語(the pish)構(gòu)建條件與整個大腦中BA 44(綠色)中兩個單詞列表(pish,the)處理之間的激活對比。

b, BA 44的提取和放大，圖中為激活的平均值，用紅色表示(短語條件與列表條件相比較)。

c，陰影部分代表ba44的五個亞群之一，通過薈萃分析發(fā)現(xiàn)，即最前腹側(cè)群(C3)。激活，如圖所示，位于C3簇。

d、BA 44內(nèi)的個體峰值活性分布。不同的簇用不同的顏色編碼。單個峰的顯著積累(藍點)位于C3區(qū)域 (P < 0.01)。

相比之下，沒有句法層次(如apple, ship或apple, pish)的雙字序列處理被定位在腦額蓋/島葉前部，這是一個比BA 44本身在系統(tǒng)發(fā)育上更古老的大腦區(qū)域。因此，從所有這些實證結(jié)果來看，似乎句法層次的處理選擇性地涉及一個系統(tǒng)發(fā)育的新皮層區(qū)域，即BA 44，并且個體間差異很小。 

支持語言的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

大量的神經(jīng)成像研究已經(jīng)證實句法結(jié)構(gòu)的處理不僅是基于Broca區(qū),還涉及到一個特定的網(wǎng)絡(luò)，一個特殊的左額顳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)有兩個不同的大腦區(qū)域：額下回Broca區(qū)(IFG)、后上顳葉皮層Wernicke區(qū) (pSTC)，尤其是顳上回和顳上溝部分。

Broca區(qū)由兩個在細胞結(jié)構(gòu)上截然不同的部分組成。其后部(島蓋部, BA 44)似乎輔助嚴(yán)格的句法處理，而前部分(三角部, BA 45)主要支持詞匯語義處理。Broca區(qū)的兩個亞區(qū)通過明顯的白質(zhì)纖維束與顳葉皮層相連。BA 44通過背側(cè)通路連接，而BA 45通過腹側(cè)通路連接顳葉皮層（圖3）。考慮到它們的目標(biāo)區(qū)域，一般認為，背側(cè)通路支持句法過程，腹側(cè)通路支持語義過程。必須要注意，單個詞或一組詞的詞匯語義表示不同于句子語義，后者反映了詞與其在短語或句子中的題元角色之間的意義關(guān)系。因此句子語義依賴于句法結(jié)構(gòu)，兩種信息都需要后顳葉皮層的參與。

圖3 語言加工的神經(jīng)基礎(chǔ)（以雙通路模型為基礎(chǔ)）

注：左半球與語言相關(guān)的大腦區(qū)域和纖維束的簡圖。背側(cè)纖維束連接顳后皮層和額葉皮層，包括上縱束和弓狀束。終止點不同的有兩條:一條位于背側(cè)前運動皮層(PMC)(紫色束)，另一條位于BA44(藍色束)。連接額葉皮層和顳葉皮層的腹側(cè)纖維束也包括兩條流:一條從BA 45到顳、頂葉和枕葉皮層，涉及額枕葉下束(粉紅色束);另一條從額蓋(FOP)到前顳上回(aSTG)，涉及鉤突束(深灰色束)。

通過改變句子的句法復(fù)雜性，許多跨語言的研究都證實了BA44作為語法功能加工區(qū)的激活。在這里，復(fù)雜性一詞指的是偏離了基本的、規(guī)范的語序的句子，也指等級復(fù)雜程度不同的句子，例如嵌入的句子（英語中的從句）。研究中觀察到的效果很明顯：句子復(fù)雜度越高，激活BA44的能力越強。

雖然BA44在句子理解過程中似乎是句法處理的核心區(qū)域，但有時也有報道稱其激活同時伴有BA45的激活?？赡苁怯捎谶@些研究使用的是真實的詞匯，因此語義信息不可避免地在不同程度上存在，由此觸發(fā)了BA 45的激活。此外，大多數(shù)報告BA45而非BA44為主要激活的研究使用的控制條件也允許合并操作(激活BA44)，因此BA44的激活因此被“減去”了。

總之，作者認為BA44區(qū)應(yīng)當(dāng)是對語法加工特定敏感的區(qū)域，這個區(qū)域主要負責(zé)“合并”計算而不是語義理解。

然而，句法結(jié)構(gòu)的形成只是短語和句子理解的一個方面。句子理解作為一個整體，需要一個包括Broca區(qū)和pSTC區(qū)域的額顳葉網(wǎng)絡(luò)。在這個網(wǎng)絡(luò)中，顳葉皮層似乎支持語義和句法信息的整合，因為它在處理包含語義和句法信息的自然句時是被激活的，但當(dāng)缺乏語義信息的人工語法序列被處理時，則不會被激活。在句子理解過程中，pSTC和左Broca區(qū)活動的協(xié)調(diào)已經(jīng)通過功能連接分析和神經(jīng)振蕩測量的同步神經(jīng)激活分析得到了證明。同時，連接pSTC和Broca區(qū)的背側(cè)定位的BA44通路對復(fù)雜句法句子的處理至關(guān)重要。這一推論得到了個體發(fā)生數(shù)據(jù)的支持，這些數(shù)據(jù)表明，神經(jīng)通路的成熟狀態(tài)(如髓磷脂的增加等擴散特性)與處理這類句子的行為表現(xiàn)之間存在直接聯(lián)系，同時對病人的研究也支持這一觀點。因此，作者認為由BA44構(gòu)成的背側(cè)額顳葉網(wǎng)絡(luò)和由背側(cè)通路連接的pSTC有助于對復(fù)雜句子的掌握。

其次是詞匯存儲和語義加工的腹側(cè)網(wǎng)絡(luò)，研究表明，顳中回尤其是內(nèi)側(cè)顳葉（也就是我們所說的顳橫回）是詞匯語義存儲加工的核心腦區(qū)之一。然而，語義過程的經(jīng)驗調(diào)查仍然具有挑戰(zhàn)性，原因有二。首先，與詞相關(guān)的詞匯語義的處理不能簡單地與更全面的語義概念分開。事實上，這兩者有時甚至被認為是詞匯-概念語義學(xué)。比如“用來坐的東西”或“扶手椅”，前者可能被認為是一種抽象的、不明確的表達，而后者通常被解釋為包含各種一般語義關(guān)聯(lián)的表達，比如椅子，最舒服的那種。由于詞匯因素可能引發(fā)的聯(lián)想，后者應(yīng)該導(dǎo)致廣泛分布的大腦激活模式。在這種情況下，詞匯語義的大腦基礎(chǔ)仍然是一個有爭議的問題?；颊哐芯恳恢聢蟾媪嗽谧笄帮D葉損傷的患者在語言域內(nèi)外的語義缺陷，從而表明這可能是一個一般區(qū)域。然而，前顳葉腦區(qū)也被認為在語言中支持語義組合，從結(jié)構(gòu)上看，前顳葉與額葉皮質(zhì)相連，即BA45和額蓋(FOP)通過腹側(cè)通路相連，腹側(cè)通路由長徑下額枕神經(jīng)束和短徑鉤束組成。連接顳葉皮層和IFG中BA 45/47的遠程腹側(cè)通路即長徑下額枕神經(jīng)束，已被發(fā)現(xiàn)支持語義過程。而連接顳葉前部和額葉前部的鉤狀束的功能仍在爭論中，一些研究者認為它參與了一般的語言處理，另一些人認為它參與了獨立于層次結(jié)構(gòu)的元素組合。需要進一步的研究來澄清這個問題。

由于幾個原因，目前的神經(jīng)生物學(xué)方法對詞匯的實證分析仍然很困難。一是人類語言詞匯中也包含所謂的虛詞，這些虛詞只在句法或邏輯上起作用(例如，限定詞、量詞、連詞和否定成分)。然而，一個更根本的原因是，即使是詞典中最簡單的詞，通常也被認為能夠指代現(xiàn)實世界中的實體，如書或河，但這其實是誤認為在現(xiàn)實世界中精神表征的概念和客體之間是存在直接的關(guān)系，詞匯實際上是一個抽象概念，書是所有書籍類物體的統(tǒng)稱，數(shù)學(xué)書不是“書”，語文書也不是“書”，同理，黃河也不是“河”，它們應(yīng)該被看作是精神對現(xiàn)實的思考和反映。詞匯與句法規(guī)則構(gòu)成了語言系統(tǒng)的核心，詞匯的研究一直是語言神經(jīng)科學(xué)理論和實踐研究的難點。

語言的產(chǎn)生和理解涉及到一個外部的接口系統(tǒng)，與此相反，它是更直接可及的。這個外部接口系統(tǒng)的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)表現(xiàn)在一個特殊的背側(cè)纖維束中，它將顳葉皮層的感覺系統(tǒng)與前運動皮層連接起來(圖1;背束顏色為紫色)。在成人的大腦中，這個纖維束支持所聽到的語言序列的口頭復(fù)制。

大腦發(fā)育過程中語言的神經(jīng)表征

纖維束的成熟狀態(tài)取決于它的髓鞘化程度。髓鞘形成在功能上是至關(guān)重要的，因為髓鞘對于電脈沖的傳輸至關(guān)重要，因此它決定了信息從一個大腦區(qū)域傳遞到另一個大腦區(qū)域的速度，即效率問題。在人類發(fā)育過程中，不同的纖維束遵循不同的成熟軌跡，連接pSTC和BA44的背側(cè)纖維束的發(fā)育較晚。該纖維束的成熟程度對某些語言中處理非標(biāo)準(zhǔn)的賓語前置句的行為表現(xiàn)具有高度預(yù)測性，從而為其在處理層次復(fù)雜句中的功能作用提供了證據(jù)。

從嬰兒期到成人期，Broca區(qū)域與pSTC之間的功能連接也發(fā)展緩慢，反映了這兩個區(qū)域之間的協(xié)調(diào)性。與成年人相比，在左半球這兩個大腦區(qū)域之間顯示出明顯的半球內(nèi)功能連接，而在新生兒中卻沒有觀察到這種連接。與此相反的是，新生兒表現(xiàn)出左Broca區(qū)與右半球同系物之間、左pSTC與右半球同系物之間的半球間連接。左IFG和pSTC之間的功能連接可以在6歲左右的獨立于任務(wù)的大腦激活(即所謂的靜息狀態(tài)測量)時檢測到，并在行為上顯示出在這個年齡越來越相關(guān)。這進一步支持了Broca區(qū)域和pSTC之間的功能連接可能需要良好的語言輸入和語言發(fā)育的支持，同時，這兩個區(qū)域之間的纖維束發(fā)育時間也幾乎吻合。 

考慮到BA44的特定語法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其與pSTC的連接只在兒童后期才完全成熟，那么幼兒是如何生成和理解句子的呢?一種可能性是，在嬰兒期，語言處理最初是基于一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許檢測統(tǒng)計規(guī)律，而不必構(gòu)建語法層次結(jié)構(gòu)。在幼兒時期，句法表現(xiàn)可能基于一個腹側(cè)句法系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及到BA 44最前部的腹側(cè)部分，支持合并計算的單一應(yīng)用。這個系統(tǒng)可以處理短語和規(guī)范的句子。然而，需要進一步的研究來揭示語法發(fā)展的確切的神經(jīng)基礎(chǔ)。 

比較神經(jīng)語言學(xué)（Comparative neurolinguistics）

原則上，一個產(chǎn)生等級結(jié)構(gòu)的句法計算系統(tǒng)可以在非人類物種中進化，或者是通過從一個共同的靈長類祖先(因此出現(xiàn)在非人類靈長類中)進化而來，或者是通過與一個親緣關(guān)系較遠的物種(例如，鳴禽)進化趨同而來。然而，到目前為止，沒有任何經(jīng)驗證據(jù)表明任何非人類物種有這樣的系統(tǒng)，這表明語言是人類特有的。這是比較研究的一個挑戰(zhàn)，因為可能沒有太多可以用來比較的對象。盡管如此，在非人類靈長類動物的研究中仍有一些同源性的發(fā)現(xiàn)。

自98年達爾文以來，人類和非人類靈長類動物的比較方法一直被視為解開語言進化之謎的標(biāo)準(zhǔn)方法。在一些研究中，對人類和非人類靈長類動物在生產(chǎn)過程中結(jié)合單詞(符號)的能力和學(xué)習(xí)和處理結(jié)構(gòu)化序列的能力進行了比較。對手語也進行了測試，都得出了同樣的結(jié)果：非人靈長類動物的語言能力無法達到產(chǎn)生或理解兩個單詞短語的能力。一項行為研究表明，非人類靈長類動物(棉頂絹毛猴)可以學(xué)習(xí)由人工合成的規(guī)則AnBn型語法生成的序列，但不能學(xué)習(xí)由非規(guī)則的Bn型語法生成的語言。由于人類能夠很容易地學(xué)習(xí)這兩種語言類型，人們得出結(jié)論，非人類靈長類動物與人類的區(qū)別在于它們不能處理遞歸的層次結(jié)構(gòu)。處理(AB)n語法的人腦基礎(chǔ)位于額蓋部(FOP)，而處理更復(fù)雜的AnBn語法的神經(jīng)基礎(chǔ)位于后Broca s區(qū)(BA 44)。其他人通過功能性腦成像研究了非人類靈長類動物和人類學(xué)習(xí)線性序列的神經(jīng)基礎(chǔ)。通過比較正確的和錯誤的線性序列，從而揭示出違反效應(yīng)的大腦活動，在人類和獼猴之間以一種有趣的方式存在差異。對人類而言，違反效應(yīng)存在于腹側(cè)額葉皮層，即額蓋(FOP)部，而不存在于Broca s區(qū)(BA44/BA 45)。與此相反，獼猴在布洛卡區(qū)同源物中表現(xiàn)出神經(jīng)激活，出現(xiàn)了簡單的序列破壞。

因此，人類和非人類靈長類動物在左額下皮層的大腦區(qū)域的加工對象上有所不同。從以往研究看，基本上，在非人類靈長類動物和人類嬰兒身上觀察到的效果是相似的，但它們都不同于在人類成年人身上觀察到的效果。因此，這些數(shù)據(jù)表明，簡單的基于規(guī)則的線性序列可以由非人類靈長類動物和前語言嬰兒學(xué)習(xí)，其神經(jīng)基礎(chǔ)可能基于那些存在于嬰兒和非人類靈長類動物中允許語音學(xué)習(xí)的路徑（圖4）。

圖4 人類和非人靈長類動物的纖維通路

注：圖中顯示了新生兒、成人和獼猴的結(jié)構(gòu)連接結(jié)果。以Broca區(qū)(BA44)和前運動皮層(PMC)為種子點對新生兒(a)和成人(b)彌散張量成像數(shù)據(jù)的纖維跟蹤結(jié)果。在成人大腦中，可以檢測到兩條背側(cè)通路:一條是連接顳葉皮層(通過弧形束和上縱束)和額下回(即布洛卡區(qū)后部)(紫色束);另一個連接顳葉皮層和前運動皮層(藍色束)。在新生兒中，只有運動前皮層(藍色束)的通路是可檢測到的。在成人和新生兒中都存在通過末端囊與顳葉皮層(綠色束)連接額下回腹側(cè)通路。

c,d，擴散張量成像數(shù)據(jù)在一個人類大腦的體內(nèi)(d)和一個獼猴大腦死后(c)的示意圖。背側(cè)纖維束，藍色;腹側(cè)纖維束，綠色。在獼猴中，在BA44終止的背側(cè)通路不發(fā)達，而在人類新生兒中，背側(cè)通路尚未髓鞘化，因此功能低下。而在成人中，在BA44終止的背側(cè)通路較強，在彌散張量成像數(shù)據(jù)(b)和解剖數(shù)據(jù)(d)中均可見。只有在成人大腦中，后顳葉皮層和BA44之間的連接才完全發(fā)達。LH,左半球;,弓狀溝;CS,中央溝;額下溝;IPS，即頂下溝;prc文件,中央前溝;

到目前為止，還沒有證據(jù)表明非人類靈長類動物或人類新生兒能夠處理層級結(jié)構(gòu)的短語。為了處理這些短語，成年人擁有一個特定的網(wǎng)絡(luò)，其中包括一個功能上指定的BA 44，它在結(jié)構(gòu)上和功能上都連接到左pSTC。有證據(jù)表明，這個網(wǎng)絡(luò)在非人靈長類動物中沒有完全進化，在幼兒中也不成熟。在發(fā)育過程中，其髓鞘形成可能遵循遺傳決定的成熟軌跡。考慮到非人類靈長類動物和人類嬰兒都不能處理復(fù)雜的句法層次，作者們得出結(jié)論，由BA 44組成的背側(cè)網(wǎng)絡(luò)通過弓狀束連接到pSTC，對這種人類特有的能力至關(guān)重要。

內(nèi)部語言編碼的電生理學(xué)（Electrophysiology of the internal languagecode）

隨著神經(jīng)影像學(xué)研究的有趣發(fā)現(xiàn)，與人類語言相關(guān)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)正從電生理測量和各自的頻率分析中涌現(xiàn)出來。從非侵入性技術(shù)(如腦電圖和腦磁圖)或侵入性程序(清醒手術(shù)期間)獲取這類數(shù)據(jù)似乎是一個很有前途的研究領(lǐng)域。這就產(chǎn)生了性質(zhì)不同的數(shù)據(jù)，使我們能夠提出這樣一個問題:當(dāng)神經(jīng)元群處理語言信息時，它們是如何被激活的?這些不同的數(shù)據(jù)類型將為更好地理解神經(jīng)語言網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)提供幫助。

由于易于獲得，第一個重要的結(jié)果來自聲學(xué)和語音觀察。STG中的神經(jīng)活動被調(diào)節(jié)來跟蹤不同頻率的反映音節(jié)和音素識別率的聲音刺激的包絡(luò)。聽覺區(qū)域的神經(jīng)活動和語音包絡(luò)之間的這種對應(yīng)關(guān)系，使我們能夠識別語音感知過程中聽到的語音特征，并重建簡單的單詞以及語言學(xué)上定義的音位實體。神經(jīng)語言學(xué)面臨的下一個問題是如何破譯包含結(jié)構(gòu)信息的電生理密碼，比如合并操作傳遞的遞歸層次結(jié)構(gòu)。一項通過清醒手術(shù)技術(shù)進行的研究顯示，在大聲朗讀時，布羅卡區(qū)皮層活動的波形和相應(yīng)話語的聲音包膜的波形相互關(guān)聯(lián)，在任何聲音產(chǎn)生之前就開始了，甚至在沒有說話的情況下（當(dāng)病人默讀時）也是如此。聲音包絡(luò)區(qū)與Broca區(qū)周圍皮層活動之間的這種相關(guān)性，顯然對單詞和句子之間的理論語言區(qū)別很敏感。另一項關(guān)于聽覺語言感知的研究使用腦電圖測量構(gòu)建的句子中，正常的句法和韻律短語邊界的聯(lián)合存在被打破，導(dǎo)致句法和韻律短語邊界的系統(tǒng)失調(diào)時的狀況，在腦電圖信號中，delta脈沖波段的振蕩反映了句法短語是至關(guān)重要的，而非聲學(xué)(韻律)邊界線索。因此，在語音處理過程中，將單詞分組成語法短語的內(nèi)部語言偏見似乎是活躍的。

同時針對在線結(jié)構(gòu)構(gòu)建的問題，在手術(shù)中進行的腦磁圖(MEG)和皮質(zhì)電圖(electrocorticographic)聯(lián)合研究表明，不同層次的處理反映在不同的頻段中。對音節(jié)序列的處理揭示了不同的頻段，這些頻段取決于單詞短語和句子的內(nèi)部表示，這是由于潛在的語言知識允許從次短語單元構(gòu)建這些短語和句子。這種對層級語言結(jié)構(gòu)的神經(jīng)追蹤似乎與聲音線索的編碼無關(guān)。這些結(jié)果表明，神經(jīng)處理時間尺度的層次構(gòu)成了基于語法的語言層次結(jié)構(gòu)的內(nèi)部組織形式。

理想情況下，這些發(fā)現(xiàn)為識別與句法心理表征相對應(yīng)的電活動打開了大門。目前的研究是整合皮層細粒度定位分析和與合并及遞歸操作相關(guān)的皮層活動的結(jié)果的第一步，并且去發(fā)現(xiàn)神經(jīng)解剖學(xué)數(shù)據(jù)、電生理學(xué)數(shù)據(jù)和人類語法的形式屬性之間的聯(lián)系。

總結(jié)和觀點

語言神經(jīng)機制的研究因關(guān)注語言學(xué)理論所描述的人類語言能力的關(guān)鍵機制而獲得新的動力。只有當(dāng)我們意識到語言本質(zhì)上是一個認知計算系統(tǒng)時，我們才能富有成效地探索它的神經(jīng)機制。在這里，作者回顧了與語言是一個獨立的計算系統(tǒng)的假設(shè)一致的證據(jù)，該系統(tǒng)具有獨特的神經(jīng)基礎(chǔ)。該系統(tǒng)以額顳葉網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，其中用于基本遞歸層次構(gòu)建計算的神經(jīng)底層位于Broca區(qū)，與后顳葉皮層協(xié)同工作，實現(xiàn)語言理解。作者認為，白質(zhì)纖維連接至關(guān)重要地支持了這種功能性關(guān)系。白質(zhì)纖維連接在人類大腦中比在非人類靈長類大腦中更為突出。當(dāng)代語言學(xué)理論所提出的語言計算機制的形式分析的進展，以及新的神經(jīng)科學(xué)數(shù)據(jù)和方法，顯然擴展了早期的見解，我們也該認識到關(guān)于人類思維最重要方面的新問題其實應(yīng)當(dāng)是：語言。

寫在文后:

這篇文章中提出的語言學(xué)觀點并不新穎（即02年左右就已經(jīng)開始走向成熟的最簡方案），其作為解釋最簡方案中“合并”操作這一句法計算核心的神經(jīng)基礎(chǔ)的“雙通路”模型也早已經(jīng)是Friederici在語言的聽覺加工模型中就已經(jīng)較為成熟的理論模型，但是在以往的研究中，進行語言的神經(jīng)機制研究的研究者往往在其研究過程中忽視了語言學(xué)界尤其是對語言理論的貢獻，雖然本文也并沒有對最簡方案的理論建設(shè)起到進一步的推進作用，但是這種將語言理論和神經(jīng)基礎(chǔ)結(jié)合起來進行研究才應(yīng)當(dāng)是神經(jīng)語言學(xué)的最終之路。語言系統(tǒng)是人類大腦中最復(fù)雜的系統(tǒng)，它不僅有著高度自動化的詞庫系統(tǒng)來相對完成語言的基本單位的存儲和提取，同時還和其他認知系統(tǒng)、基礎(chǔ)感覺運動系統(tǒng)保持著高度的互動狀態(tài)，如注意能力、執(zhí)行控制、運動網(wǎng)絡(luò)和感覺網(wǎng)絡(luò)等等。而任何孤立的研究，如對詞匯產(chǎn)出、詞匯理解、句子產(chǎn)出或者這句子理解這些由于受到實驗設(shè)計影響而不得不進行分離的研究，都無法窺探到語言的神經(jīng)基礎(chǔ)的全貌。只有在足夠系統(tǒng)、足夠科學(xué)和具有強大的演繹能力的語言理論的指導(dǎo)下和大量的神經(jīng)基礎(chǔ)研究的支持性證據(jù)和反對性證據(jù)的證明過程中，才能不斷深入的實現(xiàn)對語言理論的推進和對語言加工基礎(chǔ)的明晰，從而最終看到語言神經(jīng)基礎(chǔ)的全貌，這個過程必然是艱辛的，也必然會走許多的彎路，但前途是遠大的，未來是光明的，我相信只要研究者都走在正確的道路上，都遵循著科學(xué)的研究理念，這一天終會到來的。

文末推薦一部與語言相關(guān)的科幻神作，希望大家喜歡：

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