学会阅读:语音表征向音形表征转变的神经科学新证

【字体: 时间:2025年02月14日 来源:Scientific Reports 3.8

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  在语音处理研究中,读写能力对语音表征的影响存在争议。研究人员通过新的单词学习范式,利用高密度脑电图(EEG)测量失匹配负波(MMN),发现学习阅读后,语音表征会整合拼写知识,变得多模态。这为语音处理研究提供了新证据。

  在语言学习的奇妙世界里,阅读和语音之间的关系一直是科学家们关注的焦点。长久以来,人们普遍认为处理口语的能力是与生俱来的,识字和不识字的人至少在识别口语单词的基本技能上是相同的。然而,随着研究的深入,越来越多的证据表明,学习阅读对语音处理的影响可能远超想象。一些研究发现,拼写不一致的单词在识别时需要更长时间,而且大脑活动也有所不同。但目前关于阅读习得对语音处理的影响,尤其是语音表征是否会因阅读而改变,仍存在诸多争议。直接证明语音表征从纯粹的语音形式转变为受拼写影响的音形形式的证据少之又少,这就像拼图中缺失的关键几块,让整个画面变得模糊不清。为了填补这一空白,来自法国艾克斯 - 马赛大学(Aix Marseille Univ)等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。
研究人员提出了一个关键问题:识字者语音词汇表中存储的表征是纯粹的语音形式,还是会受到拼写知识的影响?为了解答这个问题,他们设计了一种新颖的单词学习范式。在学习阶段,参与者同时学习未知单词的口语和书面形式。之后,通过无人值守的 oddball 范式,在两个时间点评估拼写知识对新单词听觉感知的影响,同时利用高密度脑电图(EEG)测量失匹配负波(MMN)。

研究人员用到的主要关键技术方法有:采用新颖的单词学习范式,让参与者学习新单词的口语和书面形式;运用无人值守的 oddball 范式,呈现标准和异常刺激;借助高密度 EEG 记录大脑电活动,分析 MMN 的峰值振幅、曲线下面积(AUC)和峰值潜伏期;利用源定位分析探索大脑活动的皮质来源 。

下面来看看具体的研究结果:

  • 行为学数据:在学习阶段的字母检测任务中,参与者在初次接触和第一次听写任务后,成功学会了所有新单词的拼写,平均准确率达 96.3%,且在后续听写任务中保持高准确率,这表明他们正确掌握并记住了拼写知识。
  • 脑电图数据 - ERP 分析:在对 MMN 的分析中,首先在中央和后中央电极簇观察到了预期的 MMN,但在前中央簇未观察到,因此仅保留中央和后中央簇进行进一步分析。对 MMN 峰值振幅和 AUC 的分析显示,拼写一致性和实验阶段之间存在显著交互作用。在第一次实验阶段,拼写一致和不一致条件下的 MMN 在统计学上没有差异;然而,在一周后的第二次实验阶段,拼写不一致的异常刺激诱导的 MMN 振幅显著大于拼写一致的异常刺激,这表明一周后,参与者对单词拼写的敏感性自发出现。此外,对 MMN 潜伏期的分析仅发现簇的显著主效应,中央簇的潜伏期略短于后中央簇。
  • 脑电图数据 - 源定位分析:在第二次实验阶段,对拼写一致性效应的源定位分析发现,拼写不一致条件下,左中颞回(MTG)、左中额叶回(MFG)和左上顶叶(SPL)的神经反应更强,而左梭状回(FUS)的神经反应减弱。

在讨论部分,研究人员认为,语音词汇是口语单词识别模型的核心要素,但关于其存储表征的格式和抽象水平仍存在争议。本研究采用新的单词学习协议,在低水平、无策略的处理环境中评估新单词的表征性质。学习阶段后,通过 MMN 在无人值守的 oddball 范式中的变化来探究新单词表征。结果发现,学习阶段后立即记录的 MMN 对单词拼写操作不敏感,而一周后却变得敏感,这表明在一周内,口语单词的模态特异性情景记忆痕迹和拼写记忆痕迹可能已巩固并转移到长期记忆中,语音和拼写特征发生整合,使表征变为多模态。这一结论与之前的研究结果相符,也进一步支持了语言表征在学习阅读过程中发生变化的观点。此外,大脑活动在不同脑区的变化,如左 MTG、左 MFG 和左 SPL 的活动增加,以及左 FUS 的活动减少,也为语音和拼写信息的处理和整合提供了神经学证据。

总的来说,这项研究具有重要意义。它为阅读习得对语音处理的影响提供了新的神经生理学证据,表明阅读会使语音表征不再仅仅反映语音属性,还会受到拼写的影响,且这种转变是在个体无意识和无策略控制的情况下自发发生的。这一发现有助于深入理解语言学习和处理的机制,为未来的语言研究和教育提供了新的视角和理论基础 。同时,该研究成果发表在《Scientific Reports》上,也为相关领域的学者提供了重要的参考,有望推动该领域的进一步发展。

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