科技前沿｜说粤语会改变我们的大脑吗？

01 | 研究背景双语者使用目标语时，会同时激活非目标语。抑制控制模型和自适应控制假说认为，加工目标语时，非目标语会被抑制，这与双语者的执行控制能力有关。因此，长时间的双语经验可能会改变执行控制下的脑功能网络——额顶网络（FP网络）和带状盖网络也称突显网络（CO网络）。此外，两种语言的相似性越高，非目标语的干扰就越强，对执行控制能力的要求就越高。那么，学习字形相似度极高的两种语言（粤语和普通话）是否会改变执行控制脑功能网络？具体影响哪一个执行控制脑网络？02 | 数据获取

被试：                

本研究从广州招募了62名大学生被试，包括31名粤语—普通话双语者，和31名普通话母语者，其中粤语—普通话双语者均在3岁后开始学习普通话，普通话母语者未学习任何汉语方言。

实验过程：           

本研究设计了4个行为实验分别考察被试的抑制控制（干扰控制、反应抑制）、转换能力以及工作记忆。

首先让被试做Stroop颜色和单词测试，计算反应时和正确率来评估被试的干扰控制能力。在实验过程中给被试呈现四个颜色不同的汉字“红”“黄”“蓝”“绿”，被试需要根据字体的颜色，相应地按“F”“G”“H”“J”键。本实验包含三个实验条件：①汉字与字体颜色匹配；②汉字与字体颜色不匹配；③中性条件，即给被试呈现带有颜色的“X”。（见图1）

图1. Stroop颜色和单词测试。（A、B、C分别代表三个实验条件）

接着通过Go/no-go范式，计算被试正确反应的平均反应时来评估被试的反应抑制能力。在实验过程中给被试呈现字母“F”和“J”，被试根据所呈现的字母，相应地按“K”或“J”键，当字母上面出现红点时暂停按键。反应间隔为1000ms。（见图2）

图2. Go/no-go实验范式

然后利用颜色—形状转换范式，计算被试正确反应的平均反应时来评估被试的转换能力。实验过程中给被试呈现两种不同形状的刺激，每种形状有两种颜色，让被试根据刺激的颜色或形状相应地按“K”（蓝色和圆形），或“J”（红色和星星）。前两组为单任务，即提前告诉被试实验要求，让被试按键选择刺激的颜色或形状。最后一组为混合任务，即在刺激前500ms给被试呈现线索词（颜色或形状），让被试根据线索词判断刺激的特点。反应间隔为1000ms。（见图3）

图3. 颜色—形状转换范式（A为单任务，B为混合任务）

最后利用韦氏成人智力量表第四版，中文修订版（WAIS-SR）测量被试的工作记忆。

行为实验后收集并分析了被试的静息态功能磁共振数据，首先用基于网络的统计（NBS）分析静息态fMRI数据，探讨粤语—普通话双语者和普通话单语者在CO网络和FP网络上的功能连接是否有差异。接着进一步考察执行控制行为任务与具有组间差异的子网络中的平均功能连接之间的相关。

03 | 实验结果

行为实验结果显示粤语—普通话双语者与汉语单语者两组被试执行控制的行为表现上无显著差异。

静息态功能磁共振数据显示粤语—普通话双语者和母语单语者两组在CO网络中发现了明显的子网络，包含9个节点：背侧前扣带回、左侧基底核（2个节点）、右侧基底核、左侧丘脑、右侧丘脑、左侧脑岛中部、左侧颞叶和左侧角回和10个边（见图4），中心节点在左侧脑岛中部，节点度为5，并且双语者的CO子网络的连接强度大于单语者。（见图5）

图4. 基于网络的统计结果-带状盖（CO）子网络

图5. 双语者和单语者的子网络内功能连接平均Z分数的差异

分别计算双语者和单语者的CO子网络功能连接平均Z分数与干扰控制、反应抑制、转换能力以及工作记忆之间的相关性，发现分组和干扰效应之间存在交互作用（P=0.033）。只有双语者的CO子网络功能连接强度的平均Z分数与干扰效应之间呈显著负相关（r=-0.394，P=0.042）。反应抑制、转化能力和工作记忆与分组无显著交互效应或相关。（见图6）

图6. 带状盖（CO）子网络的功能连接平均Z分数与干扰效应的相关性

04 | 实验结论

由于粤语—普通话双语者长期处在单语语境中，即在正式场合（学校和工作场所）使用普通话，在家使用粤语，他们需要持续抑制来自非目标语的干扰，加上CO网络是参与认知控制的核心系统，而认知控制包括监测错误和干扰以及抑制控制等，因此长时间的粤语—普通话双语经验会改变抑制控制，尤其是干扰控制相关的执行控制网络，这就使得粤语—普通话双语者的CO子网络功能连接强于普通话单语者，且粤语—普通话双语者比普通话单语者更依赖CO子网络。

END

原文

Differences in Brain Functional Networks of Executive Function Between Cantonese-Mandarin Bilinguals and Mandarin Monolinguals

作者

Lei Cai1, Xiaoyu Xu, Xiaoxuan Fan, Jingwen Ma, Miao Fan, Qingxiong Wang, Yujia Wu, Ning Pan, Zhixin Yin, and Xiuhong Li

期刊

Frontiers in Human Neuroscience

发表时间

2021.11.18

DOI

10.3389/fnhum.2021.748919

Contributors

■ 翻译版权 丨 西外多脑核

■ 编译 丨 蔡浩

■ 审校 丨 冯娟

■ 排版 丨 王启帆

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