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背景:
语言是人类所特有的相互进行沟通交流的工具,还是人类传递情感,延续文明的载体。语言已经是人类专属的代名词了,因此在一个多世纪以来,语言在人类大脑中的加工进程一直是认知科学中的研究重点。而这其中声调语言由于其特殊性,也成为了研究的重点。声调语言利用音节水平上音调的变化来区别语义,比如同一个音节ba,在带有二调时表示“拔”,在带有四调时又表示“爸”,这样的特性是非声调语言所没有的。声调成分就是基音频率,即基频(FO)的慢速变化。
声调语言作为音调信息与高阶语言学范畴加工处理间相互作用的证据,一直是研究的热点。目前世界上大脑加工处理声调信息的研究材料主要来源于两种声调语言:泰语和汉语。现阶段关于声调在大脑皮层加工过程中的脑半球优势研究存在着两个假说。第一个假说认为声调本身是基频的慢速变化,也就是频率变化的信息,主要变化为频率变化的声音信息就应该是在大脑右半球进行加工处理,这就是声学假说(acoustichypothesis)。声学假说还认为,主要变化是时间变化的声音信息是在大脑左半球进行加工处理的。但是另一个假说认为,语言声音信息绕过了分析声音的一般途径,是通过大脑左半球存在的一个语音特异性系统进行加工处理的,而声调是语言的部分,而且自身具有表达语义的功能,就应该是在大脑的左半球进行加工处理,这就是功能假说(functionalhypothesis)。这两种假说都有各自实验和理论的支持,且常常是互相矛盾,因而一直是争论的焦点。而Luo等人于2006年研究发现声调虽然有语言学上的功能,但在意识前,声调信息是在大脑右半球加工处理的,以此提出了两阶段模型,认为功能假说和声学假说在加工处理语言信息的不同的意识阶段分别起主导作用(Luoetal.,PNAS2006)。本论文研究主要探索双阶段模型是否正确,验证在意识前声调信息的早期听觉加工是否是在大脑右半球进行的。
众所周知,失匹配负波成分(mismatchnegativity,MMN)是由传统的oddball实验范式在大脑皮层所诱发的波形,而传统的oddball实验范式存在着一个问题:标准刺激和偏差刺激的物理属性不同,于是有人质疑,传统的oddball实验范式诱发出的MMN波形是否是真正的MMN成分,会不会掺杂N1成分。在此论文工作中主要使用Rovingoddball实验范式来研究声调在大脑皮层上加工的半球优势。Rovingoddball实验范式最大的优势是标准刺激和偏差刺激的物理属性完全一致,而且已经确定了Rovingoddball实验范式在功能解剖学上涉及到的连接,是一个很好的实验范式。
方法:
本项研究使用汉语声调音节bai1,bai2,bai3,bai4作为声音材料,使用Rovingoddball实验范式,形成一个听觉流。15名受试者均为在校生,听力正常,右利手,母语为汉语,没有专业的音乐训练背景。在受试者被动接受听觉流刺激时,使用脑电记录系统记录他们大脑皮层上的失匹配负波成分(MMN)。
结果:
(1)用汉语声调音节作为声音刺激材料,以Rovingoddball实验范式合成听觉流,能够成功地在受试者大脑皮层上诱发出MMN。
(2)将四个声调诱发出的MMN总平均到一起,大脑右半球的MMN平均幅度显著高于大脑左半球的MMN平均幅度。把四个声调的情况分开看时的,在二调和四调的情况下,大脑右半球的MMN平均幅度显著高于大脑左半球的MMN平均幅度;在一调的情况下,大脑左右半球的MMN平均幅度没有统计学差异;在三调的情况下,尽管能看出大脑右半球的MMN平均幅度高于大脑左半球的MMN平均幅度,但是没有达到统计学的显著性。
结论:
四个调总平均的情况下,大脑右半球的MMN平均幅度显著高于左半球的幅度说明在语言加工处理进程的意识前的阶段,声调信息是在右半球加工处理的,这一点完全符合Luo的双阶段模型(Luoetal.,PNAS2006)。四个调的分别分析的时候之间有着不同是因为调与调之间的声学属性有很大的差异。脑半球优势对声调改变的方向很敏感,能够在二调和四调情况下观察到明显的脑半球优势,而一调的平稳以及三调的先下降后向上复杂方向变化的情况下观察到的脑半球优势不明显。