为什么成年人学习第二语言如此困难？取决于你母语的稳定性

一项针对癫痫患者的研究正在帮助研究人员了解大脑是如何管理学习一种新语言的任务的，同时保留我们的母语。这项研究揭示了一个古老的问题，即为什么成年人学习第二语言如此困难。

　　

这个有点令人惊讶的结果让研究小组了解到，大脑是如何在神经可塑性和稳定性之间权衡的。神经可塑性是指在学习新事物时，神经元之间产生新的连接的能力，而稳定性使我们能够维持已经学习的事物的完整网络。这些发现发表在2021年8月30日的《PNAS》上。

加州大学旧金山分校威尔神经科学研究所的神经外科助理教授马特·伦纳德博士说:“当学习一门新语言时，我们的大脑在某种程度上适应了这两种力量，因为它们相互竞争。”

通过使用大脑表面的电极来跟踪高分辨率的神经信号，研究小组发现，随着听者对陌生声音的熟悉，分散在语言皮层的神经元簇似乎在微调自己。

“这是我们第一次深入了解，在第一次听到外语声音和能够识别它们之间，大脑发生了什么变化，”伦纳德说，他是这项研究的首席研究员。

他说:“这个中间阶段是语言学习中至关重要的一步，但很难处理，因为这个过程是动态的，对每个人来说都是独一无二的。通过这项研究，我们能够看到在学习的最初阶段，大脑中涉及区分声音的区域实际上发生了什么。”

当陌生声音变得熟悉时，大脑活动也会发生变化

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伦纳德说，学习一门新语言的发音是学习使用该语言的第一步。因此，在这项研究中，他和第一作者、博士后学者Han Yi博士，调查了随着听者对陌生声音更加熟悉，与语言相关的大脑分散区域的活动是如何变化的。

该团队与10名耐心的志愿者合作，他们的母语是英语，年龄在19岁到59岁之间，要求他们识别普通话的语音。普通话是一种声调语言，在这种语言中，单词的意思不仅依赖于元音和辅音，还依赖于音调的细微变化。像英语这样的非声调语言的使用者经常发现辨别这些不熟悉的声音非常具有挑战性。

每个志愿者之前都做过脑部手术，在手术过程中，电极被植入他们的大脑，以确定癫痫发作的来源。这项研究包括了加州大学旧金山分校癫痫中心的7名患者和爱荷华大学医院和诊所癫痫中心的3名患者。志愿者们同意让伦纳德和他的团队从高密度的256通道电极上收集数据，这些电极放置在处理语音的大脑区域的表面。

在接下来的几天里，伦纳德和易分别与志愿者合作，播放了几段不同年龄、以普通话为母语的男性和女性的录音，用四种声调中的每一种发出“马”和“迪”等音节。在听到每个声音后，病人指出他们认为音调是上升、下降、上升然后下降，还是保持平稳，并收到他们是否正确的反馈。在5到10分钟的疗程中，患者重复这项任务约200次。

伦纳德说，在这短暂的一段时间之后，人们已经度过了最初的学习阶段，并在某种程度上熟练地对声音进行分类。   

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他补充说:“我们还发现了很多变化。有些人会做对一堆试验，然后他们会开始做错，然后他们又会在这种上上下下的过程中做对，这似乎是学习过程的一部分。”

学习新声音需要微调神经“旋钮”

当观察语言学习者产生的神经信号时，他们看到了一种模式，既让他们惊讶，又解释了他们观察到的表现曲线。

其他发表的研究数据表明，当一个人对语言更加熟悉时，整个语言皮层的活动可能会增加。相反，研究人员发现的是分布在语言皮层的一系列变化;一些区域的活动增加，另一些区域的活动减少，保持一个谨慎的平衡。

Yi说，这些变化可能与大脑某个区域对特定音调的调节有关。

“我们可以看到，当人们听到降调时，一些细胞组对降调的反应会更强烈，而紧挨着它的另一组细胞对降调的反应会越来越强烈，”Yi说。“就好像这些小神经元团块扮演了不同的角色。”

此外，不同的人，不同的音调会使哪个大脑区域更活跃。

“这更像是每个人的大脑都有一组独特的旋钮，当他们逐渐熟悉这些声音时，这些旋钮就会进行微调，”伦纳德说。

这可以解释为什么有些人比其他人更容易学会发音，因为每个人独特的大脑都在保持母语的稳定性和要求学习新语言所需的可塑性之间寻求自己的平衡。

伦纳德说:“志愿者能够在不影响他们感知英语或音乐音调的情况下学习普通话的音调。这些小的神经旋钮相互交流，达到了一个点，它们可以通过合作正确地完成任务。”

Han G. Yi, Bharath Chandrasekaran, Kirill V. Nourski, Ariane E. Rhone, William L. Schuerman, Matthew A. Howard III, Edward F. Chang, and Matthew K. Leonard. Learning nonnative speech sounds changes local encoding in the adult human cortex. PNAS, 2021 DOI: 10.1073/pnas.2101777118