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为探究手语学习的神经机制，研究人员对 79 名听力正常者开展研究，发现学习手语可改变大脑活动模式，且相关激活模式能预测学习效果。
手语学习神经机制研究：解锁大脑语言学习的新密码
在我们的生活中，学习一门新语言是许多人都经历过的事情。语言学习就像一把神奇的钥匙，打开了人与人之间沟通交流的大门。但你有没有想过，当我们学习一门新语言时，大脑里究竟发生了什么？尤其是当学习的是手语这种通过视觉空间而非听觉来传递信息的语言时，大脑的运作机制又有哪些独特之处呢？
以往研究虽表明语言学习会使大脑活动改变，但对于手语学习，尤其是不同语言成分在大脑中的神经表征差异，还存在诸多未知。比如，手语中的语音、词汇和句子层面的信息，在大脑中是如何被处理和表征的？这些神经表征与学习效果之间又有着怎样的联系呢？为了揭开这些神秘的面纱，来自以色列特拉维夫大学（Tel Aviv University）等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究，其成果发表在《Communications Biology》杂志上。
研究人员精心挑选了 79 名听力正常且之前没有手语知识的参与者。这些参与者就像是探索大脑奥秘的 “小勇士”，在研究中发挥着关键作用。研究人员让他们参加了一个为期 4 周、包含 8 节课的以色列手语（Israeli Sign Language，ISL）课程。在课程前后，参与者都要接受功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）扫描，通过这种先进的技术，研究人员可以观察到参与者大脑在处理不同语言成分时的活动变化。同时，研究人员设置了一个由 20 名参与者组成的对照组，他们接受同样的扫描，但不参加手语课程，以此来确保观察到的大脑变化确实是由手语学习引起的。
在研究过程中，研究人员采用了多种技术方法来深入探究手语学习的神经机制。其中，fMRI 技术是关键。通过它，研究人员可以清晰地观察到大脑在不同任务下的活动区域和强度变化 。另外，研究人员运用了表征相似性分析（representational similarity analysis，RSA），这一技术能帮助他们了解不同语言成分在大脑中的神经表征模式及其相似性。在数据分析阶段，研究人员使用了多种统计方法，如基于顶点的一般线性模型、混合效应方差分析（ANOVA）等，这些方法就像精密的 “探测器”，帮助研究人员从复杂的数据中挖掘出有价值的信息。
下面让我们一起来看看这项研究的重要发现：
- 行为学结果：参与者在完成手语课程后，手语测试成绩优异，平均得分达到 94.96（满分 100）。6 个月后，58 名参与者再次测试，依然保留了不少手语知识，平均得分 78.2 。不过，由于 6 个月没有训练，他们的手语熟练程度还是出现了明显下降。这就好比我们学习骑自行车，如果一段时间不练习，技能就会生疏。这个结果表明，手语学习效果显著，但需要持续练习来维持。
- 功能神经可塑性：学习手语后，参与者在处理各种语言成分相关的任务时，大脑多个区域的活动都显著增强 。比如在 “句子> 非语言手部动作”“句子 > 已学手势” 等对比任务中，与语言、视觉处理和运动技能相关的区域，像左侧颞上沟（Superior temporal sulcus，STS）、布罗卡区（Broca’s area）等，都出现了明显的活动增加。这说明手语学习让大脑这些区域变得更加活跃，就像给它们注入了 “活力剂”。同时，部分区域的活动有所减少，如默认模式网络（Default Mode Network，DMN）的一些区域，这可能与学习过程中的神经优化有关，但还需要进一步研究。
- 不同语言成分的神经表征：通过 RSA 分析，研究人员发现句子层面、词汇和初始语音处理在大脑中有着不同的神经表征模式 。这些模式涉及的大脑区域有重叠，但程度很低，这意味着大脑在处理不同语言成分时，会调用不同的 “小团队” 来工作。比如，布罗卡区和左侧梭状回等区域与句子层面处理相关；左侧角回等区域与词汇处理紧密相连；而额叶、顶叶等区域则更多地参与初始语音处理。
- 学习成功的预测：研究人员惊喜地发现，学习后的大脑激活模式能够预测 6 个月后的手语学习成绩 。“句子> 已学手势”“句子 > 非语言”“已学手势 > 非语言” 这几个对比任务的激活模式，都和学习成绩有显著的相关性。这就好像大脑的这些活动模式是学习成果的 “预言家”，能够提前告诉我们学习效果如何。这表明，学习句子层面的结构对于长期掌握手语至关重要。
总的来说，这项研究深入地揭示了听力正常的成年人学习手语后神经活动的变化。研究发现，学习新手语会在大脑中引发广泛的变化，不同语言成分在大脑中有着独特的神经表征模式。而且，大脑在处理句子层面信息时的激活模式，能够有效地预测长期学习效果。这不仅为我们理解语言学习的神经机制提供了新的视角，还为未来的语言教学和学习策略制定提供了重要的参考依据。例如，在设计手语教学课程时，可以更加注重句子层面的教学，帮助学习者更好地掌握手语，提高学习效率。
不过，这项研究也存在一些有待进一步探索的地方。比如，虽然发现了部分区域活动减少，但它们与学习的关系还不明确；而且，研究中使用的 fMRI 技术虽然很先进，但也有一定的局限性。未来的研究可以在这些方面深入挖掘，相信会有更多关于语言学习神经机制的秘密被揭开，为人类语言学习和大脑科学的发展带来更多惊喜。
