新生儿大脑对母语与非母语及非语音刺激的感知偏好:一项fNIRS研究揭示早期语言发育的神经机制

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Brain Research Bulletin 3.5

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  本研究通过功能性近红外光谱技术(fNIRS)探究36名健康足月新生儿对母语(汉语)、非母语(西班牙语)及非语音(音乐、猫叫、噪声)刺激的皮层激活模式。研究发现新生儿大脑对母语刺激呈现广泛激活(涉及FPA、MFG、STG等8个ROI),MTG区域对母语的响应显著强于非语音刺激(p<0.05),MFG与Broca区对音乐的激活高于噪声。该研究为理解早期语言习得的神经基础及临床干预提供重要依据。

  

人类语言能力的起源一直是发育神经科学的核心谜题。尽管胎儿在妊娠24周就已具备听觉功能,但新生儿大脑如何区分母语与非母语,又如何处理丰富多彩的非语音信息,这些问题的答案将揭示语言习得的初始密码。既往研究多聚焦婴幼儿语音感知的皮层变化,但对非语音处理的神经机制知之甚少,这种认知空白可能阻碍对语言发育障碍的早期识别。更棘手的是,传统fMRI技术因机械噪声干扰,难以精准捕捉声音诱发的脑活动,而EEG又缺乏空间分辨率——这就像试图用模糊的镜头拍摄高速运动的物体。

合肥市第一人民医院的研究团队在《Brain Research Bulletin》发表了一项突破性研究。他们采用54通道fNIRS系统,以氧合血红蛋白(HbO)浓度变化为指标,监测36名出生7天左右的健康新生儿在五种听觉刺激(汉语、西班牙语、猫叫、音乐、噪声)下的皮层响应。研究创新性地采用国际10-20系统定位探头,覆盖包括额极区(FPA)、布罗卡区(Broca's area)等8个关键脑区,通过改良的比尔-朗伯定律计算血氧动力学参数,并运用FDR校正解决多重比较问题。

激活ROI的刺激特异性响应
数据显示,汉语刺激显著激活全部8个ROI的39个通道(p<0.05),而西班牙语仅在额极区呈现趋势性激活。特别值得注意的是,中颞回(MTG)对汉语的响应强度是猫叫的3.2倍(p=0.005),音乐的2.4倍(p=0.040),这种"母语优势效应"在布罗卡区同样显著。音乐刺激则展现出独特的激活模式,其在中额回(MFG)和布罗卡区的HbO浓度变化显著高于噪声(p<0.05),提示新生儿大脑对韵律信息存在先天敏感性。

跨模态处理的神经基础
突破传统语言区局限,研究发现初级感觉运动皮层(pSMC)和梭状回(FFG)也参与语音处理。汉语刺激下pSMC的HbO增幅达0.0142mmol/L,显著高于噪声(p=0.005),这与近期发现的听觉-运动皮层耦合理论相呼应。更令人惊讶的是,FFG作为视觉处理中枢,在母语感知中呈现双侧激活,可能反映早期跨模态神经通路的形成。这些发现颠覆了"语言处理仅限经典语言区"的旧有认知。

讨论与展望
该研究首次系统描绘新生儿听觉处理的神经图谱,其三大发现尤为关键:(1)证实新生儿存在母语感知的神经偏好,这种"语言磁吸效应"可能源于宫内学习;(2)揭示音乐刺激激活前额叶-运动皮层网络,为音乐治疗改善神经发育提供依据;(3)发现pSMC和FFG等非典型语言区参与早期语音处理,提示语言网络具有超乎想象的可塑性。

研究也存在若干局限:固定区块顺序可能引入疲劳效应,且未控制语言韵律差异。未来研究可结合EEG-fNIRS多模态技术,并纳入高风险婴儿队列。这些发现不仅为语言发育迟缓的早期预警提供生物标志物,更启示我们:人类大脑在诞生之初就已准备好拥抱这个充满声音的世界——就像一台预装语言处理程序的生物计算机,静静等待着与母语的第一次深情对话。

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