新生兒對(duì)語(yǔ)音的感知、辨別和學(xué)習(xí)*

李思瑾 王庭棟 彭芝琳 張丹丹

(四川師范大學(xué)腦與心理科學(xué)研究院, 成都 610066)

1 引言

語(yǔ)言是人類溝通交流的最主要的方式?！罢Z(yǔ)言是如何發(fā)展的？大腦的哪些部分對(duì)其進(jìn)行控制？”這既是Science于2005 年和2021 年前后兩次提出的125 個(gè)前沿科學(xué)問(wèn)題之一, 也是心理學(xué)家和語(yǔ)言學(xué)家關(guān)注的重要課題。語(yǔ)音是語(yǔ)言的重要載體,人們首先需要感知語(yǔ)音, 才能掌握發(fā)音, 進(jìn)而使用語(yǔ)音向他人傳達(dá)語(yǔ)義。人類胎兒通常在胎齡滿37～42 周時(shí)出生, 從出生至28 日齡稱為新生兒,從29 日齡到12 月齡稱為嬰兒, 1～3 歲稱為幼兒。在語(yǔ)言能力的發(fā)展進(jìn)程中, 新生兒處于語(yǔ)音感知的關(guān)鍵階段, 本文主要關(guān)注新生兒對(duì)語(yǔ)音的感知、辨別和學(xué)習(xí)。

聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)早在胎齡24 周時(shí)就開(kāi)始工作(Hepper& Shahidullah, 1994), 這讓胎兒可以“聽(tīng)”到子宮外的聲音, 但這些聲音經(jīng)過(guò)母體組織的低通濾波而失去了高頻段特征。直到出生的那一刻, 新生兒才直接暴露于語(yǔ)言環(huán)境, 從此他們便開(kāi)始利用臻于成熟的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)對(duì)語(yǔ)言的各個(gè)要素進(jìn)行大腦表征和學(xué)習(xí)記憶。新生兒具有極強(qiáng)的音素辨別能力, 他們能區(qū)分不同語(yǔ)種中的元音和輔音; 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的母語(yǔ)暴露, 嬰兒會(huì)對(duì)母語(yǔ)的音素更加敏感, 但他們從此難以辨別外語(yǔ)的音素(Cheour et al.,1998; Kuhl, 2010; Werker et al., 2012)。在這個(gè)快速的“認(rèn)知窄化”過(guò)程中, 語(yǔ)言學(xué)習(xí)扮演了非常重要的作用。而在認(rèn)知窄化之前, 新生兒對(duì)不同語(yǔ)種音素的高度敏感性, 則體現(xiàn)了人類早期語(yǔ)言發(fā)展過(guò)程中最獨(dú)特的語(yǔ)言感知和語(yǔ)言辨別能力?？疾煨律鷥簩?duì)語(yǔ)音的感知、辨別和學(xué)習(xí), 不僅能揭示語(yǔ)言功能在發(fā)展最初階段的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制, 幫助構(gòu)建發(fā)展語(yǔ)言學(xué)和發(fā)展心理學(xué)的相關(guān)理論, 還能對(duì)自閉癥等神經(jīng)發(fā)育性疾病的早期預(yù)警和臨床診斷提供有價(jià)值的線索。

2 新生兒對(duì)語(yǔ)音的感知偏好

早期的新生兒和嬰兒研究通常采用“習(xí)慣化?去習(xí)慣化范式”并以“奶嘴吮吸頻率”為指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)者先讓被試熟悉特定的語(yǔ)音材料, 這一“習(xí)慣化”的過(guò)程通常伴隨被試吮吸奶嘴頻率的逐漸下降;接著給被試播放新異的語(yǔ)音材料, 如果發(fā)現(xiàn)被試的奶嘴吮吸頻率突然升高, 則表明被試能感知到新舊語(yǔ)音材料的差異, 即新語(yǔ)音材料引起了“去習(xí)慣化”過(guò)程。利用這一范式, 大量行為學(xué)研究發(fā)現(xiàn),新生兒對(duì)語(yǔ)音、母語(yǔ)以及母親的聲音均具有感知偏好(見(jiàn)綜述：于文汶 等, 2022; 周玉, 張丹丹, 2017)。簡(jiǎn)言之, 在“去習(xí)慣化”過(guò)程中, 新生兒在收聽(tīng)語(yǔ)音時(shí)吮吸奶嘴的頻率比收聽(tīng)非語(yǔ)音時(shí)顯著更高, 這說(shuō)明他們對(duì)前者有更多的注意偏好(Vouloumanos &Werker, 2007); 而相比于外語(yǔ), 新生兒聽(tīng)母語(yǔ)時(shí)吮吸奶嘴的頻率更高(Mehler et al., 1988; Moon et al., 1993)。還有研究對(duì)比了母親和其他女性的聲音, 發(fā)現(xiàn)新生兒更喜歡前者, 他們聽(tīng)前者時(shí)吮吸奶嘴的頻率更高(deCasper & Fifer, 1980)。

由于新生兒無(wú)法遵循指導(dǎo)語(yǔ)進(jìn)行有意識(shí)的主動(dòng)行為輸出, 因此行為學(xué)指標(biāo)容易受到實(shí)驗(yàn)任務(wù)不相關(guān)因素的干擾。與行為學(xué)研究不同, 隨著腦觀測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步, 近年學(xué)者們可以利用腦電和功能近紅外光譜成像(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)等方法直接觀察新生兒大腦對(duì)語(yǔ)音的感知過(guò)程。其中腦電方法主要采用事件相關(guān)電位技術(shù)并借助oddball 范式, 關(guān)注“失匹配反應(yīng)”成分(mismatch response, MMR), 該成分是成人失匹配負(fù)波(mismatch negativity, MMN)的早期形態(tài)。例如, Beauchemin 等(2011)發(fā)現(xiàn)母親的聲音比其他女性的聲音能在新生兒大腦誘發(fā)波幅更大、潛伏期更短的MMR。與腦電技術(shù)相比, fNIRS技術(shù)能幫助我們揭示新生兒大腦在語(yǔ)音加工中的敏感性和特異性皮層區(qū)域?；趂NIRS 的元分析(陳鈺 等, 2020)表明, 新生兒感知語(yǔ)音的腦區(qū)主要為額葉、顳葉、下頂葉, 且具有左側(cè)化優(yōu)勢(shì), 同時(shí)此左偏側(cè)化腦激活還受到實(shí)驗(yàn)對(duì)比條件的影響：將非語(yǔ)音(口哨交流聲等)與外語(yǔ)進(jìn)行比較時(shí),新生兒的顳葉和額葉對(duì)外語(yǔ)有更強(qiáng)的腦激活, 在外語(yǔ)條件下表現(xiàn)為左偏側(cè)化(May et al., 2018); 將母語(yǔ)和外語(yǔ)進(jìn)行比較時(shí), 雖然兩種語(yǔ)音均激活了新生兒的雙側(cè)顳葉, 但母語(yǔ)條件下左側(cè)顳葉的激活強(qiáng)于右側(cè)(Kotilahti et al., 2010; May et al., 2018;Pe?a et al., 2003; Sato et al., 2012; Vannasing et al.,2016)。語(yǔ)言加工的左側(cè)化優(yōu)勢(shì)不但體現(xiàn)在腦功能層面, 新生兒(含29 孕周以上的早產(chǎn)兒)的顳葉在形態(tài)上也具有左側(cè)化優(yōu)勢(shì)(見(jiàn)綜述 Bisiacchi &Cainelli, 2022)。例如有研究發(fā)現(xiàn)新生兒的語(yǔ)言腦區(qū)(主要是顳上和額下腦區(qū))在皮層面積和厚度等指標(biāo)上均具有左側(cè)化優(yōu)勢(shì)(Li et al., 2014), 且語(yǔ)言腦網(wǎng)絡(luò)在左半球具有更高效的結(jié)構(gòu)性連接(Ratnarajah et al., 2013), 新生兒左半球白質(zhì)纖維的連通性可預(yù)測(cè)嬰兒12 月齡時(shí)句法等語(yǔ)言能力的發(fā)展水平(Sket et al., 2019)。

3 新生兒對(duì)語(yǔ)音要素的辨別

除了上述語(yǔ)音感知偏好, 新生兒還具有極強(qiáng)的音素辨別能力, 他們能分辨不同語(yǔ)種的元音和輔音(注：音素分為元音和輔音兩類), 并在此基礎(chǔ)上辨別音節(jié)(元音和輔音的組合)和音節(jié)序列(陳鈺,張丹丹, 2020)。新生兒能夠同時(shí)辨別母語(yǔ)和外語(yǔ)的音素, 這也是此發(fā)展階段最獨(dú)特的語(yǔ)言能力(與嬰幼兒、兒童和成人相比)。采用習(xí)慣化?去習(xí)慣化范式, Moon 等(2013)在一項(xiàng)經(jīng)典的發(fā)展語(yǔ)言學(xué)研究中發(fā)現(xiàn), 新生兒在母語(yǔ)和外語(yǔ)條件下均能辨別元音, 且對(duì)母語(yǔ)元音的辨別能力更強(qiáng), 后者提示了胎兒期學(xué)習(xí)的作用, 因?yàn)樘涸谠?4 周齡的時(shí)候就可以聽(tīng)見(jiàn)媽媽周圍以及媽媽自己說(shuō)出的母語(yǔ)了。行為學(xué)研究還發(fā)現(xiàn), 新生兒能區(qū)分不同語(yǔ)種的句子(Ramus et al., 2000), 并分辨音節(jié)(Bertoncini et al.,1987)以及音節(jié)的重音模式(Sansavini et al., 1997)。

除了行為學(xué)層面的觀察, 不少腦科學(xué)研究也直接證明了新生兒具有極強(qiáng)的對(duì)語(yǔ)音要素的辨別能力。以 MMR 為指標(biāo)的腦電或腦磁研究利用oddball 范式發(fā)現(xiàn), 新生兒大腦能區(qū)分元音(Cheour-Luhtanen et al., 1995; Kostilainen et al., 2020;Kujala et al., 2004; Partanen et al., 2013)、元音的音高(Kujala et al., 2004)、輔音(Mahmoudzadeh et al.,2017; Partanen et al., 2013), 且MMR 的潛伏期在左半球比右半球更短(Mahmoudzadeh et al.,2017)。fNIRS 研究發(fā)現(xiàn), 新生兒的顳葉、額葉及頂葉可區(qū)分元音(Benavides-Varela et al., 2012);僅孕30 周齡的早產(chǎn)新生兒即表現(xiàn)出語(yǔ)言的左側(cè)化優(yōu)勢(shì), 他們的左側(cè)顳葉對(duì)音節(jié)的神經(jīng)響應(yīng)比右側(cè)更快、更持久, 左側(cè)額下回可區(qū)分輔音, 但無(wú)法區(qū)分說(shuō)話人的性別(Mahmoudzadeh et al., 2013)。此外, 腦觀測(cè)研究發(fā)現(xiàn)新生兒大腦能感知和辨別音節(jié)序列：他們對(duì)音節(jié)序列的首音節(jié)產(chǎn)生更大的腦電負(fù)波(Teinonen et al., 2009); 雙側(cè)顳葉和左側(cè)額下回能區(qū)分由三個(gè)不同音節(jié)(分別用ABC 指代)組成的三個(gè)不同序列ABB、AAB 和ABC (Gervain et al., 2008, 2012); 在音節(jié)序列中交換首尾音節(jié)比交換中間音節(jié)會(huì)更多地激活顳葉和額葉(Ferry et al.,2016)。新生兒這種對(duì)音節(jié)序列結(jié)構(gòu)的感知和辨別是新生兒和嬰兒階段進(jìn)行語(yǔ)音流詞匯切分和語(yǔ)言統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

4 新生兒對(duì)語(yǔ)音的學(xué)習(xí)

上述新生兒語(yǔ)音感知和音素辨別研究, 或利用出生前的語(yǔ)言暴露環(huán)境被動(dòng)觀測(cè)胎兒的語(yǔ)言學(xué)習(xí)(例如Moon et al., 2013), 或僅在單個(gè)時(shí)間點(diǎn)考察新生兒的語(yǔ)音感知能力(上述除Moon 外的所有研究)。至今僅發(fā)現(xiàn)一項(xiàng)胎兒研究(Partanen et al.,2013)采用了語(yǔ)音學(xué)習(xí)材料并觀測(cè)了學(xué)習(xí)引起的新生兒腦功能的改變：實(shí)驗(yàn)者讓胎兒在孕29 周至出生前, 每天收聽(tīng)8 分鐘的音節(jié)序列(含標(biāo)準(zhǔn)刺激/tatata/、元音變體/tatota/、音高變體/tat?ta/), 結(jié)果發(fā)現(xiàn)胎兒出生后, 學(xué)習(xí)組新生兒對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)的音高變體產(chǎn)生了比控制組更大的MMR 波幅, 但在元音變體條件未發(fā)現(xiàn)組間差異。該研究既表明胎兒階段的學(xué)習(xí)可產(chǎn)生語(yǔ)音記憶表征, 又提示出生前的學(xué)習(xí)具有一定的局限性。

至今僅有兩項(xiàng)研究通過(guò)觀測(cè)和對(duì)比新生兒語(yǔ)音學(xué)習(xí)前后的大腦活動(dòng), 揭示了學(xué)習(xí)引起的大腦可塑性改變。第一項(xiàng)研究(Cheour et al., 2002)讓新生兒在夜間睡眠時(shí)收聽(tīng)2.5～5 小時(shí)的元音材料(/y/和/i/), 并以標(biāo)準(zhǔn)刺激/y/、偏差刺激/i/和/y/i/在oddball 范式中采用腦電方法測(cè)試學(xué)習(xí)效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 雖然學(xué)習(xí)前新生兒即可區(qū)分單元音/y/和/i/,但只有經(jīng)過(guò)夜間學(xué)習(xí)才能在次日清晨分辨/y/和復(fù)合元音/y/i/, 且學(xué)習(xí)后單元音/i/誘發(fā)的MMR 波幅也比學(xué)習(xí)前更大。同時(shí)該研究還發(fā)現(xiàn), 新生兒的這一學(xué)習(xí)效應(yīng)至少能保持到次日晚, 并可推廣至不同音高的相同元音, 但不能推廣到未學(xué)習(xí)的元音材料。第二項(xiàng)研究(Wu et al., 2022)采用fNIRS考察了元音學(xué)習(xí)(收聽(tīng)正時(shí)序和逆時(shí)序播放的元音材料)對(duì)新生兒大腦皮層的可塑性改變。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比, 學(xué)習(xí)組新生兒的雙側(cè)額葉(額下回)在5 小時(shí)的學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)的元音產(chǎn)生了更快的神經(jīng)響應(yīng)(與學(xué)習(xí)過(guò)的對(duì)照音——逆時(shí)序元音相比); 學(xué)習(xí)結(jié)束后經(jīng)2 小時(shí)的睡眠, 大腦的雙側(cè)顳上回、緣上回, 以及左側(cè)頂下腦區(qū)對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)的元音激活更強(qiáng)(與對(duì)照音相比)。值得注意的是,Wu 等(2022)的研究還發(fā)現(xiàn), 新生兒在語(yǔ)音學(xué)習(xí)之前并不能區(qū)分元音和對(duì)照音, 這似乎與此前的研究(例如Moon et al., 2013)發(fā)現(xiàn)的新生兒具有元音辨別能力相矛盾。這可能是因?yàn)榇饲暗难芯坎捎昧藥в许嵚尚畔⒌恼Z(yǔ)言材料(注：韻律又被稱為“語(yǔ)言的音樂(lè)”, 它由音調(diào)、響度、語(yǔ)速和停頓等特征組合構(gòu)成)。例如, 有的研究采用了韻律特征各異的元音材料(Moon et al., 2013), 還有的研究甚至采用了給嬰兒講故事時(shí)的“媽媽語(yǔ)” (Pe?a et al.,2003; Sato et al., 2012), 后者是成人與嬰兒交流時(shí)采用的抑揚(yáng)頓挫的特殊說(shuō)話方式(含豐富的韻律信息)?？紤]到新生兒大腦對(duì)語(yǔ)音韻律的高敏感性(Zhang et al., 2019; 張丹丹 等, 2019, 2023), 這些研究觀察到的新生兒對(duì)元音的辨別可能實(shí)質(zhì)是韻律辨別。與此不同, Wu 等(2022)的研究嚴(yán)格控制了語(yǔ)音材料的韻律特征(見(jiàn)該研究附件材料), 發(fā)現(xiàn)剛出生的新生兒不能分辨正時(shí)序和逆時(shí)序播放的元音, 但經(jīng)過(guò)了數(shù)小時(shí)的語(yǔ)音學(xué)習(xí)后, 他們便具有了元音辨別能力。

此外, 上述三項(xiàng)語(yǔ)音學(xué)習(xí)研究(Cheour et al.,2002; Partanen et al., 2013; Wu et al., 2022)僅考察了元音學(xué)習(xí); 并且雖然兩項(xiàng)新生兒研究均提示睡眠對(duì)語(yǔ)音學(xué)習(xí)有重要影響(Cheour et al., 2002; Wu et al., 2022), 但由于實(shí)驗(yàn)未對(duì)睡眠進(jìn)行操縱, 尚無(wú)法確定睡眠對(duì)新生兒語(yǔ)言學(xué)習(xí)的記憶鞏固作用。

5 早期語(yǔ)言發(fā)展對(duì)自閉癥的潛在預(yù)測(cè)價(jià)值

自閉癥是幼兒時(shí)期最主要的神經(jīng)發(fā)育性疾病, 該病以社會(huì)交往障礙、語(yǔ)言交流等溝通障礙、刻板和重復(fù)性行為為主要特征, 嚴(yán)重影響患兒終身的社會(huì)功能和生活質(zhì)量(American Psychiatric Association, 2013), 目前報(bào)告的全球平均患病率為1%～2% (Hirota & King, 2023; World Health Organization, 2023; Zeidan et al., 2022)。語(yǔ)言發(fā)展障礙是自閉癥的主要問(wèn)題之一, 患兒不但常表現(xiàn)出接受性和表達(dá)性語(yǔ)言能力的下降(Belteki et al.,2022), 他們位于顳葉和額葉的語(yǔ)言加工腦網(wǎng)絡(luò)也存在明顯的結(jié)構(gòu)和功能異常(Tryfon et al., 2018)。已知早診斷和早干預(yù)可不同程度地改善患兒的癥狀和預(yù)后, 但目前尚無(wú)研究直接考察新生兒語(yǔ)言發(fā)展與自閉癥的關(guān)系。本節(jié)主要綜述嬰兒階段的相關(guān)研究, 重點(diǎn)關(guān)注對(duì)自閉癥診斷具有預(yù)測(cè)作用的縱向追蹤研究。這些縱向研究的對(duì)象通常為自閉癥高風(fēng)險(xiǎn)(high risk for autism, HRA)嬰兒, 即具有遺傳風(fēng)險(xiǎn)(家族病史)、腦結(jié)構(gòu)或功能異常、母孕期不利因素(高齡、先兆流產(chǎn)、病毒感染、藥物濫用、出生窒息等)的嬰兒(Hirota & King, 2023)。

已有的HRA 嬰兒縱向追蹤研究表明, 語(yǔ)言的行為學(xué)指標(biāo)通常在1 歲以后才顯示出對(duì)自閉癥的預(yù)測(cè)作用, 而語(yǔ)言加工的腦功能或結(jié)構(gòu)指標(biāo)在嬰兒3 月齡甚至更早時(shí)就體現(xiàn)出了預(yù)測(cè)價(jià)值(Ayoub et al., 2022; Clairmont et al., 2021; Molnar-Szakacs et al., 2021)。至今發(fā)現(xiàn)了4 項(xiàng)對(duì)HRA 嬰兒語(yǔ)言發(fā)展腦觀測(cè)的縱向追蹤研究, 其中3 項(xiàng)表明了嬰兒期語(yǔ)言腦指標(biāo)對(duì)自閉癥的預(yù)測(cè)作用。Liu 等(2020)采用靜息態(tài)功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)研究發(fā)現(xiàn), 1.5 月齡HRA嬰兒語(yǔ)言腦網(wǎng)絡(luò)的功能連接弱于健康對(duì)照組; 且發(fā)展到9 月齡時(shí), 健康組嬰兒主要增強(qiáng)了聽(tīng)覺(jué)皮層和海馬之間的功能連接, 而HRA 嬰兒則增強(qiáng)了聽(tīng)覺(jué)皮層和軀體感覺(jué)皮層間的功能連接。隨后該課題組用fMRI 繼續(xù)考察了9 月齡嬰兒收聽(tīng)含統(tǒng)計(jì)學(xué)和韻律線索的語(yǔ)音時(shí)的腦活動(dòng)(Liu et al.,2021), 發(fā)現(xiàn)HRA 組比健康對(duì)照組在左側(cè)顳葉和杏仁核的激活減弱, 雙側(cè)初級(jí)聽(tīng)覺(jué)皮層和右側(cè)前腦島間的功能連接減弱, 且這些語(yǔ)音加工任務(wù)中的神經(jīng)指標(biāo)可預(yù)測(cè)3 歲時(shí)HRA 組被試的自閉癥癥狀。Pecukonis 等(2021)利用fNIRS 考察了6 月齡嬰兒收聽(tīng)音節(jié)序列時(shí)的腦活動(dòng), 發(fā)現(xiàn)3 歲時(shí)確診為自閉癥的HRA 組嬰兒在雙側(cè)額葉和顳葉前部比健康對(duì)照組和3 歲時(shí)未確診為自閉癥的HRA 組嬰兒的激活更弱, 這提示6 月齡時(shí)語(yǔ)音加工的額葉和顳葉激活程度可有效預(yù)測(cè)自閉癥。Righi 等(2014)采用腦電考察了12 月齡嬰兒收聽(tīng)語(yǔ)音時(shí)額葉與顳/頂葉之間的功能連接, 發(fā)此語(yǔ)言腦網(wǎng)絡(luò)連接在健康對(duì)照組、3 歲時(shí)未確診為自閉癥的HRA組、3 歲時(shí)確診為自閉癥的HRA 組這3 組嬰兒中的強(qiáng)度依次減弱。該研究表明12 月齡時(shí)語(yǔ)音加工的語(yǔ)言腦網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度可為3 歲時(shí)自閉癥的診斷和癥狀嚴(yán)重程度提供有價(jià)值的預(yù)測(cè)信息。此外,非縱向研究還發(fā)現(xiàn)了HRA 嬰兒對(duì)重復(fù)音節(jié)的習(xí)慣化減弱：與健康對(duì)照嬰兒表現(xiàn)出的習(xí)慣化不同,重復(fù)音節(jié)能持續(xù)激活3 月齡HRA 嬰兒的雙側(cè)顳葉(Edwards et al., 2017), 并在9 月齡HRA 嬰兒的額葉誘發(fā)波幅無(wú)衰減的 P150 成分(Seery et al.,2014)。另外, 采用非語(yǔ)言材料的fMRI 研究還發(fā)現(xiàn), 4～7 月齡HRA 嬰兒對(duì)人類的聲音更不敏感,右側(cè)顳葉和內(nèi)側(cè)額葉在人類聲音條件的激活弱于健康對(duì)照嬰兒(Blasi et al., 2015; Braukmann et al.,2018)。

語(yǔ)言加工的大腦偏側(cè)化也對(duì)自閉癥具有預(yù)測(cè)作用。針對(duì)兒童和成人的綜述表明, 自閉癥患者語(yǔ)言加工的左偏側(cè)化往往減弱或消失(Lindell,2020), 甚至在核心語(yǔ)言區(qū)(顳上回和額下回)表現(xiàn)為右偏側(cè)化(Herringshaw et al., 2016)。至今發(fā)現(xiàn)了五項(xiàng)基于語(yǔ)言偏側(cè)化的HRA 嬰兒縱向追蹤研究,其中三項(xiàng)表明了嬰兒期語(yǔ)言偏側(cè)化指標(biāo)對(duì)自閉癥的預(yù)測(cè)作用。Seery 等(2013)的腦電研究發(fā)現(xiàn), 音節(jié)誘發(fā)的慢波在健康對(duì)照嬰兒從6 月齡到12 月齡期間發(fā)展出了典型的左偏側(cè)化, 而HRA 嬰兒則在半年中無(wú)此改變。類似的, Keehn 等(2013)采用fNIRS 考察了3～12 月齡9 個(gè)月期間嬰兒加工音節(jié)序列時(shí)腦功能連接的變化, 發(fā)現(xiàn)3 月齡HRA 嬰兒左半球語(yǔ)言區(qū)的功能連接隨年齡逐漸減弱, 到12月齡時(shí)已顯著弱于健康對(duì)照組。Finch 等(2017)在12 月齡嬰兒的輔音辨別任務(wù)中發(fā)現(xiàn), 那些3 歲確診為自閉癥的HRA 嬰兒在12 月齡時(shí)的MMR 即表現(xiàn)出了右偏側(cè)化, 而12 月齡的健康對(duì)照組則具有左偏側(cè)化的MMR。因此, 嬰兒期在音素辨別任務(wù)中的MMR 偏側(cè)化可能是自閉癥的有效預(yù)測(cè)指標(biāo)。弓狀束是連接核心語(yǔ)言區(qū)Broca 區(qū)(在額下回)和Wernicke 區(qū)(在顳上回)的神經(jīng)通路。兩項(xiàng)MRI彌散加權(quán)成像研究發(fā)現(xiàn)：1.5 月齡健康對(duì)照組嬰兒的弓狀束表現(xiàn)為左偏側(cè)化, 而HRA 組則表現(xiàn)為右偏側(cè)化, 且弓狀束的偏側(cè)化可預(yù)測(cè)3 歲時(shí)的自閉癥癥狀(Liu et al., 2019); 從6 月齡起, 那些2 歲確診為自閉癥的HRA 嬰兒的以弓狀束為核心的語(yǔ)言腦網(wǎng)絡(luò)連接就已弱于健康對(duì)照組, 且HRA 嬰兒的語(yǔ)言腦網(wǎng)絡(luò)連接強(qiáng)度可預(yù)測(cè)2 歲時(shí)的自閉癥癥狀(Lewis et al., 2017)。此外采用非語(yǔ)言材料的fNIRS 研究還發(fā)現(xiàn), 與健康對(duì)照組和3 歲未診斷為抑郁癥的HRA 組相比, 那些3 歲時(shí)確診為自閉癥的HRA 患兒在他們4～6 月齡時(shí), 其左側(cè)顳葉對(duì)人類聲音的激活減弱、對(duì)非人類聲音的激活增強(qiáng),且此偏側(cè)化異常對(duì)3 歲自閉癥癥狀有預(yù)測(cè)作用(Lloyd-Fox et al., 2018)。

上述HRA 嬰兒研究已充分表明了早期語(yǔ)言發(fā)展對(duì)自閉癥的預(yù)測(cè)價(jià)值。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn), 這些嬰兒研究關(guān)注的腦指標(biāo)以及采用的語(yǔ)音感知和辨別任務(wù)又完全可以在新生兒階段實(shí)現(xiàn)(參見(jiàn)本文2～4 節(jié)的新生兒研究綜述)。已知年齡越小, 大腦發(fā)育的可塑性越大, 因此如果在新生兒期就獲取語(yǔ)言加工的腦神經(jīng)指標(biāo), 構(gòu)建反映個(gè)體語(yǔ)言能力形成和發(fā)展的最早期行為?腦特征指標(biāo)體系, 有望為自閉癥的早診斷提供最具時(shí)間收益的個(gè)體化預(yù)警參數(shù)。

6 研究展望

綜上所述, 目前針對(duì)新生兒語(yǔ)音感知、辨別和學(xué)習(xí)的研究表明：1)新生兒存在語(yǔ)音感知偏好,他們更喜歡語(yǔ)音、母語(yǔ)及母親的聲音, 并表現(xiàn)出大腦的左偏側(cè)化; 2)新生兒具有獨(dú)特的音素辨別能力, 他們的大腦不但可區(qū)分所有語(yǔ)種的元音、輔音, 而且已經(jīng)能辨別相對(duì)復(fù)雜的音節(jié)和音節(jié)序列; 3)新生兒階段的語(yǔ)音學(xué)習(xí)會(huì)引起大腦語(yǔ)言神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可塑性改變。此外有不少嬰兒研究發(fā)現(xiàn),早期語(yǔ)言發(fā)展的腦指標(biāo)對(duì)自閉癥具有顯著的預(yù)警和診斷價(jià)值?；谝延醒芯可写嬖诘牟蛔? 我們認(rèn)為在新生兒語(yǔ)言加工的基礎(chǔ)研究和臨床轉(zhuǎn)化研究領(lǐng)域, 有以下三個(gè)問(wèn)題需要解決。

第一, 語(yǔ)音材料的韻律特征沒(méi)有得到關(guān)注和重視。已有的絕大多數(shù)新生兒研究沒(méi)有控制語(yǔ)音材料在條件間的韻律特征差異, 導(dǎo)致韻律因素至少在三個(gè)方面對(duì)已有結(jié)果和結(jié)論造成潛在干擾。1)新生兒的音素辨別可能受韻律感知的干擾。前文已述及, 有的新生兒研究選用了音高不同的元音(例如Moon et al., 2013)或者韻律信息豐富的“媽媽語(yǔ)”作為實(shí)驗(yàn)材料(例如 Pe?a et al., 2003;Sato et al., 2012), 發(fā)現(xiàn)新生兒具有元音辨別的能力; 而Wu 等(2022)在控制了韻律因素后發(fā)現(xiàn), 剛出生的新生兒并不能辨別元音, 但經(jīng)5 小時(shí)的元音學(xué)習(xí)他們的大腦可迅速表征并辨別元音。2)語(yǔ)音中的韻律信息還讓我們對(duì)胎兒語(yǔ)言學(xué)習(xí)的有效性產(chǎn)生了質(zhì)疑。唯一的一項(xiàng)胎兒語(yǔ)音學(xué)習(xí)研究發(fā)現(xiàn)(Partanen et al., 2013), 胎兒僅對(duì)音高產(chǎn)生了學(xué)習(xí)效應(yīng), 而對(duì)元音的學(xué)習(xí)效應(yīng)不顯著, 這可能表明胎兒僅能學(xué)習(xí)語(yǔ)音的韻律而非音素。類似的, 與外語(yǔ)相比,新生兒不但偏好母語(yǔ)而且偏好低通濾波的母語(yǔ)(Mehler et al., 1988), 這提示母語(yǔ)偏好可能是胎兒對(duì)母語(yǔ)中的韻律線索進(jìn)行學(xué)習(xí)造成的(注：胎兒聽(tīng)到的是經(jīng)母體組織低通濾波后、以韻律信息為主的語(yǔ)音)。3)新生兒大腦對(duì)語(yǔ)言的左偏側(cè)化可能受到韻律因素的影響。偏側(cè)化是大腦功能特異性的體現(xiàn), 語(yǔ)言的大腦左半球優(yōu)勢(shì)是語(yǔ)言界最公認(rèn)的結(jié)論之一(Friederici, 2011; Hickok & Poeppel,2007), 語(yǔ)言的左半球特異化是與生俱來(lái)的嗎？如果新生兒研究沒(méi)有發(fā)現(xiàn)語(yǔ)言的左側(cè)化優(yōu)勢(shì), 那可能是由于語(yǔ)言材料中韻律因素的干擾造成的, 因?yàn)樾律鷥簩?duì)韻律的加工是右偏側(cè)化的(Cheng et al.,2012; Telkemeyer et al., 2009; Zhang et al., 2019;張丹丹 等, 2023)。例如, Perani 等(2011)采用“媽媽語(yǔ)”講故事的材料考察新生兒語(yǔ)言加工, 發(fā)現(xiàn)語(yǔ)音條件(與靜息態(tài)相比)激活了新生兒雙側(cè)大腦并表現(xiàn)為右偏側(cè)化; May 等(2011)對(duì)語(yǔ)音材料進(jìn)行了低通濾波, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)母語(yǔ)(與外語(yǔ)相比)激活了新生兒的雙側(cè)語(yǔ)言區(qū)。這兩項(xiàng)研究之所以未能發(fā)現(xiàn)語(yǔ)言的左偏側(cè)化, 可能是因?yàn)檎Z(yǔ)音材料的韻律特征被凸顯和放大了。值得借鑒的是, Arimitsu 等(2011)分離了語(yǔ)音材料的音素和韻律特征, 發(fā)現(xiàn)新生兒左腦(緣上回)主要對(duì)元音辨別敏感, 而右腦(顳葉)主要對(duì)韻律辨別敏感?？傊? 鑒于韻律對(duì)語(yǔ)言研究在上述三個(gè)方面的干擾, 我們強(qiáng)烈建議未來(lái)的研究嚴(yán)格控制語(yǔ)音材料的韻律因素, 重新審視和驗(yàn)證新生兒的語(yǔ)音感知偏好、對(duì)元音和輔音的音素辨別能力、語(yǔ)言加工的大腦偏側(cè)化, 以及胎兒語(yǔ)音學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的已有結(jié)論。除了排除韻律對(duì)語(yǔ)言研究的影響, 我們還可以深入考察韻律加工對(duì)語(yǔ)言學(xué)習(xí)的影響。例如, 有研究發(fā)現(xiàn)富含韻律的“媽媽語(yǔ)”可促進(jìn)7 月齡嬰兒對(duì)語(yǔ)音的有效編碼(Kalashnikova et al., 2018), 也能促進(jìn)成人的詞匯學(xué)習(xí)(Ma et al., 2020)。富含韻律的語(yǔ)音材料是否能幫助新生兒更快更好地學(xué)習(xí)語(yǔ)言呢？這是一個(gè)有價(jià)值的研究方向。

第二, 新生兒語(yǔ)音學(xué)習(xí)的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制尚不清楚。本文所提及的新生兒語(yǔ)音加工研究幾乎全采用習(xí)慣化?去習(xí)慣化范式(行為學(xué)和fNIRS 研究)或odd-ball 范式(以MMR 為指標(biāo)的腦電和腦磁研究), 在單個(gè)時(shí)間點(diǎn)考察新生兒的語(yǔ)音感知和分辨能力。而在語(yǔ)音學(xué)習(xí)方面, 至今僅發(fā)現(xiàn)兩項(xiàng)研究考察了新生兒對(duì)元音的學(xué)習(xí)(Cheour et al., 2002;Wu et al., 2022)。已知新生兒對(duì)元音和輔音的感知存在一定的差異(Benavides-Varela et al., 2012),那么新生兒是如何學(xué)習(xí)輔音的？他們學(xué)習(xí)輔音時(shí)大腦會(huì)發(fā)生哪些神經(jīng)可塑性改變？我們建議未來(lái)研究參考Wu 等(2022)的實(shí)驗(yàn)范式, 采用韻律特征嚴(yán)格控制的語(yǔ)音材料, 借助腦電和fNIRS 技術(shù)考察新生兒對(duì)輔音的學(xué)習(xí)。除了輔音學(xué)習(xí), 語(yǔ)言學(xué)習(xí)方面同等重要的問(wèn)題是：睡眠對(duì)新生兒語(yǔ)音學(xué)習(xí)的作用是什么？新生兒每天睡眠近20 個(gè)小時(shí),他們?cè)谇逍褧r(shí)對(duì)語(yǔ)音要素的大腦表征能否通過(guò)睡眠得到鞏固和加強(qiáng)？已知成人睡眠有助于鞏固新知識(shí)和新技能, 從而對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生穩(wěn)定和持久的記憶表征(Diekelmann & Born, 2010), 此過(guò)程稱為睡眠依賴性記憶鞏固(Stickgold, 2005)。大量研究發(fā)現(xiàn), 短時(shí)間的非快速眼動(dòng)睡眠(non-rapid eye movement, NREM)對(duì)陳述性記憶(包括情景記憶和語(yǔ)義記憶)具有顯著的鞏固作用(Rasch et al.,2007), 記憶鞏固效果與睡眠腦電慢波密切相關(guān)(Diekelmann et al., 2009)。然而, 新生兒僅具有NREM 睡眠的雛形(稱為“安靜睡眠”階段), 尚未發(fā)展出睡眠慢波(注：睡眠慢波最早只能在2～4 月齡嬰兒中觀察到; Fattinger et al., 2014)。至今報(bào)道的睡眠依賴性記憶鞏固最小發(fā)生在 3 月齡(Horváth et al., 2018), 而睡眠對(duì)語(yǔ)言學(xué)習(xí)的鞏固效應(yīng)最小發(fā)現(xiàn)在 6 月齡(Friedrich et al., 2017;Simon et al., 2017)。我們建議未來(lái)研究通過(guò)操縱睡眠, 或利用腦電技術(shù)分析睡眠不同階段的占比,揭示睡眠特別是安靜睡眠階段對(duì)新生兒語(yǔ)言學(xué)習(xí)的記憶鞏固作用。進(jìn)一步的, 新生兒睡眠對(duì)語(yǔ)言學(xué)習(xí)進(jìn)行記憶鞏固的神經(jīng)機(jī)制是什么？標(biāo)靶記憶重激活(targeted memory reactivation, TMR; Rudoy et al., 2009)是在睡眠期間調(diào)控記憶加工的有效方法, 該過(guò)程顯著激活海馬旁回、丘腦、內(nèi)側(cè)顳葉等記憶相關(guān)腦區(qū)(van Dongen et al., 2012), 近年被廣泛用于考察睡眠依賴性記憶鞏固的神經(jīng)機(jī)制(Hu et al., 2020)。TMR 范式已成功應(yīng)用于2 歲幼兒的情景記憶(Prabhakar et al., 2018)和單詞學(xué)習(xí)研究(Johnson et al., 2021)。我們建議后續(xù)研究采用TMR 范式, 在新生兒睡眠時(shí)對(duì)語(yǔ)音學(xué)習(xí)的記憶加工進(jìn)行調(diào)控, 借助腦電或fMRI 指標(biāo)揭示新生兒睡眠依賴性記憶鞏固的神經(jīng)機(jī)制。了解和掌握新生兒語(yǔ)言學(xué)習(xí)的機(jī)制和特征, 可以為此發(fā)展階段語(yǔ)言學(xué)習(xí)的干預(yù)提供科學(xué)依據(jù)。

第三, 新生兒語(yǔ)言發(fā)展的臨床轉(zhuǎn)化研究尚屬空白。新生兒語(yǔ)言加工的腦指標(biāo)可否預(yù)測(cè)自閉癥？通過(guò)本綜述發(fā)現(xiàn), 新生兒和嬰兒對(duì)語(yǔ)言的敏感可能是天生的。利用語(yǔ)言相關(guān)的腦指標(biāo)有望在嬰兒甚至新生兒階段就發(fā)現(xiàn)自閉癥等神經(jīng)發(fā)育性疾病的征兆(而語(yǔ)言的行為學(xué)指標(biāo)在1～2 歲才具有預(yù)測(cè)價(jià)值), 從而實(shí)現(xiàn)自閉癥的早診斷和早干預(yù)。目前僅一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn), 半歲之前的語(yǔ)言腦指標(biāo)可預(yù)測(cè)3 歲時(shí)自閉癥的診斷和癥狀(1.5 月齡：Liu et al., 2019)。其他的數(shù)項(xiàng)HRA 嬰兒研究或發(fā)現(xiàn)了6 月齡及更晚階段的預(yù)測(cè)指標(biāo)(Finch et al., 2017;Lewis et al., 2017; Liu et al., 2021; Pecukonis et al.,2021; Righi et al., 2014), 或只發(fā)現(xiàn)了自閉癥高低風(fēng)險(xiǎn)組別之間的差異, 未提供自閉癥診斷的預(yù)測(cè)性信息(Edwards et al., 2017; Keehn et al., 2013;Liu et al., 2020; Seery et al., 2013, 2014)。雖然至今未見(jiàn)到任何HRA 新生兒語(yǔ)言加工的報(bào)道, 但我們認(rèn)為, 這些已發(fā)現(xiàn)的嬰兒階段的語(yǔ)言相關(guān)腦指標(biāo)(例如, 語(yǔ)音加工時(shí)的語(yǔ)言腦網(wǎng)絡(luò)激活水平和連接強(qiáng)度、音素辨別誘發(fā)的MMR 偏側(cè)化、弓狀束的偏側(cè)化)完全可以在新生兒階段獲得。因此, 我們建議未來(lái)研究以HRA 新生兒為縱向追蹤對(duì)象, 嘗試?yán)贸錾笞钤缙诘恼Z(yǔ)言發(fā)展腦指標(biāo), 對(duì)自閉癥等神經(jīng)發(fā)育性疾病進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)警, 將疾病預(yù)防和治療的時(shí)間窗提前至生命開(kāi)始的最初幾個(gè)月。目前這一臨床轉(zhuǎn)化研究存在的難點(diǎn)有二。一是由于我國(guó)新生兒出生率快速下降引起的可納入追蹤的高危新生兒數(shù)量不足, 從而研究周期極大延長(zhǎng), 這點(diǎn)或許可以通過(guò)大規(guī)模多中心臨床試驗(yàn)基地協(xié)調(diào)解決。二是新生兒期單個(gè)腦指標(biāo)對(duì)3 歲時(shí)疾病診斷的預(yù)測(cè)效力可能有限, 這就需要我們?cè)谛律鷥弘A段采集語(yǔ)音偏好、音素辨別、語(yǔ)言偏側(cè)化優(yōu)勢(shì)等多模態(tài)的腦觀測(cè)數(shù)據(jù), 并結(jié)合嬰兒期的臨床評(píng)估等追蹤數(shù)據(jù)建立完整的疾病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)。