神经语言学研究中的三个问题及对策_神经科学论文

神经语言学研究面临的三大问题及其可能的解决方案,本文主要内容关键词为:三大论文,语言学论文,神经论文,解决方案论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

      把语言与大脑联系起来,并力图探索两者之间的关系,是现代语言学从诞生以来就确立的研究目标之一。现代语言学之父索绪尔(de Saussure,1986[1916]:15)指出:“语言的结构在具体性上比之言语毫不逊色,这对语言研究非常有利。语言符号虽然是心理的,但不是抽象的概念。由于集体的同意而得到认可,其全体即构成语言的种种联结,这都是实在的东西,他们的所在地就在我们的大脑之中。”在此之前,库尔德内(de Courtenay,1895)就指出,对于语言病理的研究可以使我们更加深入地理解语言的结构。受此影响,雅各布森(Jakobson,1941,1968,1971)成为第一个开展失语症研究的语言学家,并不断地把语言的结构及其神经基础关联起来。乔姆斯基(Chomsky,1957,1965)把语言学置于认知科学的范畴之内,并把人类的语言能力置于大脑的结构之中。在这些前辈们的引导之下,从1980年代开始,众多的语言学家投入到神经语言学的研究之中,并取得了大量的研究成果。但是,这些成果还处于比较分散的状态,还不能形成相对稳定、为大多数人所接受的理论模式。这一现象在语言神经基础的研究方面表现得更为突出,并且已经引起了众多研究者(例如,Grimaldi,2012;Bassett & Gazzaniga,2011;Raichele,2010)的注意。造成这一现状的原因,一方面在于相关研究的历史还比较短,许多研究尚处于初级阶段,另一方面在于,目前神经语言学研究还面临着一些基本的问题或者矛盾,而对于这些问题的解决将有助于该学科沿着正确的方向发展。总的来说,这些问题包括三个方面:神经语言学研究的复杂性、语言学与神经科学的兼容性以及关于大脑功能基本观点的争论。本文将对这些问题以及可能的解决方案进行讨论。

      一、神经语言学研究的复杂性

      神经语言学研究语言和大脑之间的关系,探讨语言处理过程的神经基础,本学科研究的一个最大问题在于它所涉及的两个基本问题(即语言处理过程与大脑)本身就是非常复杂的,各自都存在着诸多的争论和不同的观点。

      (一)语言处理过程与大脑的复杂性

      首先,语言本身就很复杂。与视觉以及其他的认知活动相比,语言既是一种感知和产出性活动,也是两者之间错综复杂的结合体。语言的独特之处在于,它把一系列有限数量的语音单位用一种几乎是无限数量的组合方式,不断地构成更为复杂的有意义的语言单位,而且这些单位之间又有着复杂的结构和语义关系。这样,一系列连续的、不断变化的语音的声波通过一定的计算过程就可以被转化为个体的神经表征,这是一个极其复杂的过程,而这一过程又与大脑中的不同记忆机制相关联。更为重要的是,语言还是一种社会的现象,总是与一定的社会环境相关联,讲话者和听话者都需要根据具体的语境采用相应的交际策略以成功地完成交际。面对这一复杂的语言本体,心理语言学关于语言处理的内在过程还存在着诸多的争议(Harley,2001;Carrol,2007)。

      从总体来看,有两个争议对神经语言学的研究具有直接的影响。一是语言处理的模块性问题。语言处理可以分为不同的层次(例如,语音、音位、词汇、句法等),这一点没有争议。所争议的问题在于这些不同层次的语言处理之间是什么关系。模块主义的观点认为不同层次之间的语言处理是相互独立的,并且按照一定的次序依次进行,相互之间不存在重叠的问题。而与之对立的互动主义的观点则与此不同。首先该观点认为在不同的处理层次或者阶段之间存在着重叠的部分,也就是说不同阶段的处理过程在有些情况下是同时进行的,这被称为并行处理。另外,互动主义还认为不同阶段信息的流动不是单方向的,后一阶段的信息有可能会影响前面阶段信息的处理。但是,从目前神经语言学研究的现状来看,不论是在语言障碍的研究,还是在语言处理神经基础的研究方面,研究者更多地是采用了模块主义的观点,而对互动主义的观点考虑不足,这种状况很容易导致研究结果的不确定性。

      另一个对神经语言学研究产生直接影响的争论点在于语言的处理在多大程度上要使用语言的规则。基于对语言现象的研究,语言学理论从不同的角度提出了各种不同的语言规则,尤其是乔姆斯基的转换生成语法(Chomsky,1957,1965等)所提出的各种规则与语言处理的思路最为契合,因此也被大量地运用到了语言处理模式的建立之中。但是,问题在于这些规则是否真的具有充分的心理或者神经的现实性。也就是说,在语言处理过程中人们是否真的使用这些规则。众多心理语言学研究都是以对此问题的肯定回答为基础的,但是联结主义却对此提出了不同的看法(崔刚,2006)。联结主义的观点更加接近于大脑的工作模式,否定了原来纯粹以规则为基础的语言处理模式,而是更多地基于对输入数据的概括。但是,目前神经语言学研究对联结主义的观点几乎未做考虑。

      语言和语言的处理都是非常复杂的,大脑则更加复杂,主要表现在对大脑结构的认识上。首先,我们对大脑部位的描述还比较粗浅、不够精准。再者,神经元的结构和左右半球相对应区域等因素(Bassett & Gazzaniga,2011)使得问题更加复杂。更为糟糕的是,大脑皮层之下是纵横交错的神经纤维,它们把整个大脑的各个部位联结在一起,而我们目前对于它们的认识更是极其有限的。大脑的复杂性还表现在人们对于大脑功能认识的争议上。关于语言和大脑之间关系的研究经历了几千年的时间,其间人们提出了各种不同的观点(Ahlsén,2006),有大脑功能定位说、整体说、联系学说、动态定位说、进化说等。持有什么样的观点将直接影响到研究者整个的研究过程,包括假设的提出、方法的采用、数据的分析以及最终结论的得出。在不同观点的指引下,同样的数据可能会导致完全不同的结论。

      (二)如何处理神经语言学研究的复杂性

      语言处理是复杂的,其中所涉及的过程还有很多是不确定的,而大脑更是如此,两个复杂的、不确定的研究对象交织在一起,其难度也就可想而知了。在此状况之下,我们应该注意以下两个问题:(1)对神经语言学研究问题的复杂性有充分的认识,在研究的设计与具体的操作中应仔细考虑研究对象所涉及的多种因素,尤其是在分析实验结果时要尽可能多角度地看问题,力求分析在不同理论的观点之下实验数据有可能导致的结论,避免简单化。这看似简单,但其实做起来很不容易,因为这要求研究者要具备坚实的理论基础,对与神经语言学研究相关的各种不同的理论具有深刻全面的认识。(2)在众多关于语言处理过程和大脑功能的争论之中,其核心点在于模块性和互动性,也就是说,不同的处理阶段或者不同的大脑部位在多大程度上是相互独立,又在多大程度上是相互协同、共同起作用的。笔者认为,在语言处理的问题上,绝对的模块主义和绝对的互动主义都是站不住脚的。绝对的模块主义忽视了语言处理过程的整体性,割裂了不同处理阶段之间的内在联系,很容易导致“只见树木,不见森林”的现象。而绝对的互动主义又走向另一个极端,忽视了语言处理过程的各个阶段的相对独立性,很容易导致“只见森林,不见树木”的现象。而在大脑功能的基本观点上也是如此,绝对的大脑功能定位观点和绝对的整体论观点也都有同样的问题。因此,我们在神经语言学研究中,在不忽视研究问题的独立性的同时,要养成从整体上看问题的习惯,把任何一个语言处理环节放置于整个语言处理过程之中来考察,注重考虑与分析这一环节在整个语言处理过程中的定位和与其他环节之间的关系,以及它们之间的相互影响。同理,对于大脑任何部位的语言功能的研究也要具备全局观,而不是仅仅局限于这一部位本身。

      要做到上述两点,复杂系统理论可以为我们提供很多的启示。动态系统理论又称复杂动力学(Complex Dynamics),是指按照特定的规律随时间不断发展变化的复杂系统。这一理论起源于17世纪牛顿提出的动力学理论和数学中的非线性原理。作为一种研究范式,动态系统理论着眼于系统各部分之间的关系,强调系统对初始状态的敏感性,内部要素的完全相关性,系统行为的变异性与非线性。该理论认为,系统的各部分互相影响,互相依存,而系统的整体状态是各部分互相作用的最终结果。动态系统通过与外界环境的互动以及系统内自我组织的不断发展,不断实践从无序到有序的周期性调整。动态系统理论超越了传统理论奉承的线性行为和因果关系论,直面真实环境中系统的复杂性与变异性(李兰霞,2011)。拉森-弗里曼(Larsen-Freeman,2012)指出,复杂系统理论/动态系统理论为我们提供了一个有价值的跨学科主题,以及指导具体实证研究工作的一般性原则。已有大量研究人员运用动态系统理论研究人类认知问题(例如,Beer,2000;Van Orden等,2003)和语言问题(例如,Rueckle,2002;Van Lieshout,2004)。但是,在神经语言学领域该理论的应用还比较少见,这应该成为我们今后研究的一个重要方向。

      二、语言学与神经科学兼容性

      神经语言学是一个跨越心理学、计算机科学、神经科学、语言学、哲学、人类学等众多学科的认知科学研究领域。从语言学的角度来看,语言研究者力图把语言理论和神经科学的方法结合起来,以求加深对于语言的神经基础的理解。但是,两者之间的关系是非常复杂的,目前的研究还存在着严重的认识论和方法论的问题,尚未形成一个具有共识的研究平台,语言学理论和神经科学之间还存在着兼容性的问题(Grimaldi,2012)。

      (一)研究思路的差异

      两者之间的兼容性问题首先表现在基本的研究思路上。从根本上讲,它们分别代表了两种不同的科学模式(Grimaldi,2012)。乔姆斯基的理论(Chomsky,1957,1965等)极大地促进了认知科学的诞生与发展,但是他却没有充分地考虑神经科学对于言语与认知研究的影响。转换生成语法从一开始就从理论上把对于语言表征和语言的神经生理的研究分离开来。语言被视为是和其他认知系统一样的人类心智的组成部分,或者是专门的“语言器官”(Chomsky,2005)。这样人们就可以通过理论的假设以及实验验证(主要以认知活动的产出物,即本族语所产出的话语为基础)对语言的物质特征(即大脑)做出推论。根据这一观点,普遍语法反映了大脑映射到心理上所表现出来的特征,一个以有效的、具有充分解释性的形式语法理论就可以把握隐含在语言行为之内的心理运算过程,即内隐性的语言结构知识与规则。与此同时,把语言和心理与大脑联系起来,我们就可以通过研究本族语人的话语来验证这些理论对内在心理运算过程的预测,从而进一步验证这些理论。这样,也就是把语言能力(competence)和言语行为(performance)区分开来。换而言之,就是要通过言语行为来研究语言能力,也就是大脑或者信息的特征。这一研究的过程主要是基于本族语人对于句子形成的语法性的本能的判断,而这样往往带有主观的色彩。

      而神经科学并不主张这样的区分(Grimaldi,2012)。有关学科的基本理念是,心理具体体现在神经系统上,而神经生理的过程与正在工作的心理过程是等同的。尽管神经科学的研究也需要理论的推测,但是它更加看重通过控制的实验而得到的数据。采用神经科学的方法研究语言的目的在于,描述语言的各种特性是如何在大脑中得到体现的。其基本的研究过程一般是,首先就观察到的语言现象提出假设,然后设计实验,并通过对实验结果的数据分析来验证或者否定这一假设。由此我们可以看出,语言学与神经科学的研究方式是非常不同的,两者具有完全相反的思路。现代语言学,尤其是在乔姆斯基的影响之下,具有理论的传统和较强的抽象性。语言学研究者提出了许多关于语言的理论,但是其验证的方法在本质上与神经科学不同,它们基本上不能通过控制的实验获取验证数据。语言学研究是沿着从理论到验证的方向进行的。与此相反,神经科学的研究者则是通过实证的观察与研究来获取关于世界的知识,并在数据的基础上建立相应的理论。这样导致的结果是,神经科学经过精心设计的实验积累了大量的数据,而这些数据很难与语言学理论结合起来,从而导致了目前神经语言学关于语言的神经基础研究中各说各话的现象。

      (二)语言分析层次的差异

      语言学与神经科学的不兼容性还表现在语言分析的层次上。现代语言学从语音、音位、词汇、句法、语义、语篇和语用等层次来研究语言,并产生了相应的分支学科,但是这些层次往往都是一些抽象的概念,直接用于描述语言的生物与神经基础并不见得合适,有关的术语并不一定反映语言的神经特性。坡佩尔和恩比克(Poeppel & Embick,2005)指出,把语言学的术语直接应用于语言的神经与生物基础的研究之中会产生粒度失调(Granularity Mismatch Problem,GMP)和本体不可比(Ontological Incommensurability Problem,OIP)两个问题。粒度是指原值颗粒的大小,这里被用来指单位的细分程度。粒度失调问题是指语言学与神经科学对语言单位划分的细微程度是不同的。语言学中包含有许多细微的区分,心理语言学对于语言理解和产出的过程也有比较细致的描述,而神经科学对于语言的研究则更多基于概念的框架,对于语言单位的划分要粗得多。语言学和心理语言学所描述的把音位组合成音节、词素构成词项、词项构成词汇块、词汇块构成句子以及转换生成语法所描述的一系列移位的过程并没有直接的神经基础。本体不可比问题是指语言计算的单位和神经计算的单位之间具有不可比性。例如:The astute detective solved the case.从语言学理论的角度来看,该句子包含一个名词短语(NP)和一个动词短语(VP),但是神经科学的研究者并不在意这一分析,因为这并不意味着在我们的大脑之中就存在着与NP或者VP相对应的神经机制。句法学中所使用的树形图可以用来很好地描述与分析句子的结构,但是在语言神经机制的研究中却未必有用。事实上,许多研究(例如,Fuster,2003;Schnelle,2010)表明大脑中句法的处理是一种神经细胞的同步活动,在听者或者讲话者完全没有意识的情况下,在几百个毫秒之内即可完成。上述两个问题的存在也在一定程度上导致了目前神经语言学研究中的一些混乱局面。格罗津斯基(Grodzinsky,2003:55)把语言研究与视觉系统的研究作比较,认为语言研究具有许多独特性。虽然人们对视觉系统的研究还存在很多的争论,但是对于分析的基本单位很少有争议。但是在语言的神经基础的研究中,人们对于基本的分析单位尚未达成共识。许多研究者从语言的结构层次出发,把语言分为语音、词汇、句子、语篇等不同的层次,还有研究者从语言的行为出发,把语言分为听、说、读、写等不同的部分,“这样就很难形成一个统一的分析单位,也就很难形成共识”(Grodzinsky,2003)。

      (三)如何处理语言学与神经科学的兼容性

      面对语言学与神经科学结合的问题,为了更好地开展神经语言学的研究,我们亟需在两者之间构建一个互通的平台。现有的一些思想可供我们借鉴。例如,我们可以把人类普通的肌动能力与语言的控制能力看作相似的现象,两者都需要神经表征和运算的过程(Grimaldi,2012),普通的肌动行为只需要它们自身所需的神经表征和运算,而言语行为需要两个层次的神经表征和运算,一个负责和言语相关的具体的肌动行为,另一个负责各种语法要素和语言符号的处理。许多研究(例如,Bressler & Kelso,2001;Damasio A.R.& Damasio H.,1994)表明,复杂的认知行为和一般性的功能性行为在大脑中并不是相互独立的,大脑作为一个整体,大脑皮层和皮层下的神经纤维构成一个复杂的网络系统,在执行具体的任务时,包括肌动控制、语言的处理等,大脑的不同部位会通过这一网络系统协同工作。要在语言学和神经科学之间构建一个互通的平台,还需要两个领域研究者的共同努力。一方面语言学研究者要更加深入地理解神经科学关于大脑功能的理论以及研究的方法,并以此为基础不断地修正自己的理论;另一方面,神经科学的研究者也应更多地了解语言学和心理语言学关于语言的本质、结构以及处理的研究成果,尤其是要注意跟踪有关研究的最新进展,并利用它们来解释自己实验的数据。

      跟踪语言学和心理语言学研究的最新进展对于目前神经语言学的研究是非常重要的。例如,关于失语症患者的句法障碍的研究,目前还大都局限于乔姆斯基的管辖约束理论框架之下,而此后转换生成语法又得到了很大的发展,他所提出的最简方案理论(Chomsky,1995;2000)与神经语言学研究具有了更好的结合点,也就是说,两者之间具有了更好的兼容性。许多学者(例如,Marantz,2005;Rizzi,2012)认为该理论提供了直接的、可以采用神经语言学研究方法进行验证的动态模型。在最简方案的框架内,根据“简洁雅致”(simplicity and elegance)的指导原则,句法被简单地视为一种构建结构的循环递归程序,它由感知运动(sensory-motor)系统和概念意向(conceptual-intentional)系统两个界面按照其固有的条件和程序来处理。其中,句法—音位界面负责准备供感知—运动系统进一步处理的句法结构,这一准备过程包括句法结构的线性化和句法结构与音位结构的匹配两个部分。所谓线性化就是把按照一定层级组织的句法结构转化为相关的线性次序,而匹配程序则负责把句子中的要素转化为音韵成分(Grimaldi,2012)。为了把最简方案与认知神经科学相融合,贾肯多夫(Jackendoff,2002,2007a,2007b)提出了一个并行的语言认知结构模型(见图1)。他首先引入了功能心智(functional mind,f-mind)的概念以取代乔姆斯基所提出的抽象结构。这就意味着对于心智的分析应该由他所提出的结构模型来进行,而有关大脑研究的成果会对此模型的功能特征产生直接的影响。贾肯多夫的工作在语言学理论和神经科学之间建立了一座桥梁。

      

      三、关于大脑功能的两种基本观点

      如上文所述,在过去两千多年的时间内,研究者提出了各种不同的关于大脑功能的观点,这些观点除了围绕大脑功能的定位问题之外,对于其基本的功能还存在着反射说和内在说的争论。

      反射说的代表人物之一是谢林顿,在其代表性著作《神经系统的综合性行为》(Sherrington,1906)中,他指出,大脑基本上是反射性的,要随时受到环境需求的影响。而当时内在说的代表性人物之一则是他的学生布朗(Brown,1914),这一派的观点认为,大脑的功能,包括解释、预测环境的需求以及对此做出反应的信息处理过程,首先是内在的。也就是说即使是在没有外部刺激的情况下,大脑本身都在一刻不停地进行着各种认知活动。

      目前神经语言学关于大脑语言功能的研究大都以大脑功能成像为基础,对于语言学研究者来说,他们的目标就在于建立一种理论,“它不仅能够解释听者是如何通过感知把语音转化为意义的、以及是如何在语言产出过程中把意义转化为声音的,而且必须要通过神经生理学和大脑成像技术的手段得到验证”(Grimaldi,2012:307)。而关于大脑功能成像的研究大都以事件诱发为基础,都是基于大脑功能反射说的观点。造成这种现象的原因是显而易见的,因为这样可以很容易地控制刺激以及所涉及的任务,更符合科学试验的标准要求。但是,雷施乐(Raichele,2010)指出,这些研究都没有考虑到另外的一种观点。他认为,大脑功能的内在说要比反射说更具合理性。其主要理由在于大脑能量消耗的不均衡型。对于正常的成年人来说,大脑的重量只是占到总体重的2%左右,但是却消耗了20%的总能量(Clarke & Sokoloff,1999)。大脑的活动可以被分为休止状态(resting state)和事件触发状态。所谓休止状态是指大脑在不受到外部刺激时的状态,而事件触发状态则是指大脑受到某一特殊的刺激或者执行某一特定的任务时所呈现的状态,目前的大脑功能性成像实验都是测定事件触发状态时的反应。在大脑所消耗的20%的总能量中,大脑在事件触发状态时所消耗的能量只是占到5%左右。这也就意味着大脑能量的消耗受特定认知任务的影响很小,绝大部分的能量都消耗在了大脑内在的神经信号的处理之中。以反射说为基础,单纯地依靠外部事件诱发的大脑活动的变化来研究大脑的功能,很可能“会使得我们忽视了实验所反映的只是大脑实际功能活动的很小一部分的可能性”(Raichele,2010:180)。

      在今后的神经语言学研究中,应充分考虑在内在说的指导之下语言与大脑之间的关系,主要问题包括:(1)建立语言的层级系统,搞清楚语言的哪些要素是属于语言系统本身最核心的成分,哪些要素属于相对外缘的部分。语言学研究者(例如,Hauser等,2002;Pulvermüller,2012;Rizzi,2012)已经开始了相关的工作,其中的研究方法与思路值得我们借鉴。另外,我们还可以从语言习得和对语言障碍患者的研究中获得有关的信息。雅各布森是最早意识到语言障碍研究重要性的语言学家,他指出,不仅语言学能对理解脑损伤引起的语言障碍的性质做出贡献,更为重要的是我们可以从这种“自然实验”中获得独到的见识,从而为各种语言学的假设提供验证的基础并丰富语言学理论(Jakobson,1971)。雅各布森的研究重点是成人失语症,尤其注重研究语言的原始要素和结构特征,其中包括它们的层次结构(Jakoboson,1968)。他指出,语言的衰退体现了语言系统固有的结构原理,这也就意味着语言系统的组织框架的损坏方式是有规律的,而且失语症患者语言功能衰退的次序与儿童语言习得的次序正好是相反的,即最先习得的最后丧失。基于这样的思路,我们完全可以通过儿童语言习得和失语症患者语言衰退过程中语言要素出现的先后次序而建立起语言的层级系统。(2)把语言的层级系统与神经的层级系统相关联,这一关联过程中的一个基本假设应该是,语言的核心要素很可能是由大脑的内在活动所负责,而语言的一些非核心的要素的处理很可能与反射活动相关。雷施乐(Raichele,2010)提出了“默认方式网络”(default mode network)的概念用以解释大脑内在活动的神经基础,那么这一神经网络与语言处理之间的关系就成为一个重要的研究问题。(3)大脑成像技术的应用。如上文所述,目前神经语言学采用大脑成像技术所进行的研究大都以反射说为基础,但是这并不意味着此类的研究就毫无价值。在内在说的指导之下,我们需要对原有的研究设计以及结果的分析进行更加仔细的考虑,确定外在事件刺激所引起的大脑变化所真正反映的语言处理过程,这无疑将会对神经语言学研究带来新的挑战。

      神经语言学是“说出来”的脑科学,具有重要的理论、实践和哲学意义(崔刚,2012)。目前该学科研究面临的三个基本问题中,核心问题在于神经语言学研究的复杂性,面对如此复杂的语言和大脑两个研究对象,要想获得对于语言和大脑之间关系的正确认识,改变目前研究结论分散、结论难以统一的现状,根本的解决方案在于,研究者要具有哲学上的宏观视角和对于语言学与神经科学理论的全面认识,在统观全局的前提下研究微观的问题,并在此研究的基础上不断总结出相对统一的结论。正如桂诗春(2013)所指出的那样,跨学科的研究要做到“向前看”和“向横看”。神经语言学跨越多门学科,是一门新兴的前沿学科,是语言学的当代形态(杨亦鸣,2012),其研究要立足于探秘人类认知的哲学高度,跟进语言与大脑研究的最新进展,努力探索语言学与神经科学研究中的核心的、内在的要素,以及这些要素之间的相互关系和相互影响。这无疑面临不断的挑战,但也是神经语言学发展的正确方向。

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