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环球要闻:人类语言“超能力”是否与生俱来?

2022-11-24 05:28:50 来源:光明网-《光明日报》

作者:吴燕京(宁波大学外国语学院教授、博士生导师)


(相关资料图)

语言是人类独有的交流方式。与动物的交流方式相比,人类的语言不但可以传达更加丰富的信息,还能支持高级的思维活动。人类的语言虽然非常复杂,但是人却不需要通过刻意的学习便能自然而然地掌握语言,仿佛语言是人类与生俱来的天赋。人类的语言天赋从何而来一直是科学界的未解之谜。近年来,脑科学的进展为揭开人类语言能力的奥秘带来了新的曙光。

1.语言能力是先天预设于大脑中吗

早期的语言学理论,认为人类学习语言的过程是通过条件反射机制完成的。即人通过刺激—反应—强化的循环过程逐步掌握语音、词汇和句法结构,最终学会使用语言。例如,咿呀学语的婴儿偶然发出类似成人讲话的声音,大人便会给予微笑、赞美等正面反馈。随着孩子的话语愈加复杂,周围的人则会纠正他的错误用语,鼓励他运用合适的词汇和语法。

然而,这种条件反射式的语言学习,要求人们对每句话进行逐一学习,这与人类语言的创造性相矛盾。这种创造性体现在人类可以通过不同词汇和句法结构的组合,形成无数新话语。例如,“我吃米饭”可以通过主语、谓语和宾语的替换变为“你吃米饭”“他吃面条”“爸爸喝啤酒”等等。年仅几岁的孩童便具备这种语言创造能力,能够理解和使用从未接触过的语言变化。显然,早期条件反射式的语言学习观点,无法解释人类的语言创造能力。

上世纪五十年代,语言学家乔姆斯基否定了条件反射机制,提出了语言先天性的观点。他认为,人类具有一种先天语言机能,这种机能就像人体的一个器官,刚降生时便已预设于大脑中了。乔姆斯基将这一“器官”称为“语言获得装置”。在这一装置中存储着某种人类语言所共有的规律性信息,即“普遍语法”。

“普遍语法”是被先天赋予的知识,人类可以通过“普遍语法”和有限的外界语言刺激,在短时间内学会理解和使用从未接触过的语言表达形式。乔姆斯基将这一语言的创造性特征称为“转换生成语法”。这一观点极具影响力——在主观上,它满足了人类自诩为“万物之灵”的心理需求;在客观上,大量相关研究都发现了支持人类语言先天性假说的证据。

然而,基于“普遍语法”的学习模型,虽在解释句法结构等高级语言能力的创造性时具有说服力,但是却在解释基础语言能力的获得上捉襟见肘。人类是否也像通过“普遍语法”学习句法结构一样,通过某种先天性的知识在短时间内获得基础语言能力?如果不能解答这一疑问,基于语言先天性观点的理论便不能成立。

2.人类的语音感知可以自我强化

“听”“说”“读”“写”是语言能力的四个组成部分,其中“听”是语言的第一属性,支持“听”的语音感知能力是最基础的,也是出生后最先获得的语言能力。语音感知指的是分辨属于语言声音(即语音)和不属于语言声音的过程。为揭开人类语言能力起源的谜题,笔者以新生儿为研究对象,采用功能性近红外光谱技术等先进的脑科学实验方法,研究了新生儿的语音感知能力和语音学习的过程。

首先,新生儿接触语言环境的时间非常短暂,因此可以最大限度地考察语言能力的先天性。其次,处于生命最早阶段的新生儿几乎没有表达能力,也无法接受实验人员的指示,而功能性近红外光谱技术可以接收和分析人脑被动加工信息时产生的神经信号,从而解决了新生儿无法自主反馈的问题。

实验精挑细选出绝大多数人类语言中所共有的“a”“o”“e”“i”等单元音作为刺激材料。单元音是构成人类语音的最小单位,也是一个单词中的核心部分。从理论上来说,基于单元音的感知反应是人类最基础的语言能力。

为了确保严谨性,实验人员将正向播放的单元音和逆向播放的单元音在相同条件下交替播放给新生儿。正向播放的单元音是人类正常讲话时产生的声音,即语音;而将同一个单元音逆向播放就形成了与之对等的反向声波,即非语音。如此便可以控制其他混淆变量,系统地对比新生儿的语音和非语音感知反应。

实验分三个阶段进行。在第一阶段中,75名出生2到5小时的健康足月新生儿被随机分为实验组、主动控制组和被动控制组,并在相同条件下给予语音和非语音刺激。结果显示,语音刺激和非语音刺激所引起的神经信号高度重合,说明三组新生儿都无法分辨语音和非语音。

第二阶段中,实验人员将第一阶段使用过的单元音正向和逆向交替播放给实验组的新生儿,而将另一组未使用过的单元音用相同方法播放给主动控制组的新生儿,以此考察新生儿是否可以通过短时间的学习获得语音感知能力。同时,研究者也得以考察人类的语音学习过程是否遵循乔姆斯基理论中“普遍语法”的发展规律。例如,当新生儿通过学习对“a”和“o”产生语音感知反应后,是否也会自动对“i”和“e”产生类似反应?

结果显示,经过几小时的持续学习,语音刺激和非语音刺激在实验组新生儿的大脑中产生了显著的神经分离,即不同的神经信号反应,说明实验组新生儿已获得基本的语音感知能力,可以分辨正逆播放的单元音。

值得注意的是,语音学习过程没有给新生儿任何反馈,只是重复地播放语音和非语音刺激。因此,新生儿的语音感知能力并不是通过行为主义的刺激—反馈—强化机制获得的,而是大脑对外界刺激的自然反应。这个结果说明,人类刚出生时,负责语音感知的神经系统就已达到一定的发育程度,支持新生儿通过外界语音刺激学习基本的语音。

然而,在学习了另一组单元音后,主动控制组的新生儿仍然无法分辨第一阶段使用过的单元音。他们的神经信号反应和被动控制组新生儿的完全一致,后者在实验的第二阶段没有接受任何刺激。这说明,新生儿获得语音感知能力的过程和乔姆斯基提出的“普遍语法”的原则不同——新生儿对部分语音感知的能力并不通用至所有,即使是单元音这种核心的语音音素。

在实验的第三阶段,三组新生儿都不接受任何刺激,只是在完全安静的环境中睡觉。睡眠监测系统确保每个新生儿至少完成一个2.5小时的深度睡眠周期。这样做的目的,是检验实验组新生儿在第二阶段表现出来的语音感知能力,是语音学习的效果还是神经适应性反应。若是前者,这种学习效果应当具有持续性;反之,实验组新生儿的神经分离性结果将随着安静的睡眠而消退。

结果显示,实验组新生儿的神经分离性结果不减反增:第三阶段中,语音刺激和非语音刺激所引起的神经信号的差异比第二阶段更大了。与之相对应,主动控制组和被动控制组的新生儿在第三阶段的结果和第一、二阶段的一致,没有体现出任何语音感知能力的变化。这说明,人类的语音感知能力可以实现自我强化,在没有外界语音刺激的情况下,已经习得的语音感知能力也会在安静的睡眠中得到强化。

3.脑科学揭示生命伊始便具备语言能力

近年来,脑科学方法在实证研究中的运用极大推动了语言学理论的发展,解决了过去几十年研究难以考证的问题,为揭开人类语言能力的起源之谜带来了新的曙光。

语音感知能力是否具有先天性?是否遵从“普遍语法”的发展规律?通过脑科学的研究方法,研究者第一次把语音感知能力的学习过程和规律特征清晰地展现出来,填补了相关研究的空白。

研究发现,虽然人类刚降生时不能分辨语音和非语音,但是仅仅通过短暂的学习,新生儿便可以获得语音感知能力。这说明语言感知能力与语法学习一样具有很强的先天性。然而,人类的语言天赋比之前认识到的更加复杂——与句法结构不同,人类需要通过接触外界语音刺激,逐个学习组成人类语言的语音,从而获得完整的语音感知能力。高级语言能力的学习有“普遍语法”的规律性知识起指导作用,而基础语言能力则是通过“点对点式”的逐一学习掌握的。

更重要的是,由于研究对象是出生当天的新生儿,这就把人类语言学习的起点拉回到了生命的最开端。这个结论挑战了当前主流的语言学观点。例如,美国科学院院士、语言学家帕特里夏·库尔认为,婴儿出生后6到8个月才具备语音感知能力。

另外,根据乔姆斯基的观点,“普遍语法”的存储场所——“语言获得装置”,是存在于人脑中的一个“器官”。那么它的物理基础,即负责学习语言的神经机制,是怎样的呢?

脑科学技术也对这一问题进行了解答。实验中运用的功能性近红外光谱技术是基于光谱成像原理的神经影像学技术,具有相对平衡的时间分辨率和空间分辨率。通过这项技术的应用,研究者不仅观测到了新生儿语音感知信号的强度变化,也发现了这些信号的神经来源,从而揭示了负责新生儿语音学习的脑机制。

这个脑机制由一个复杂的神经网络组成,其核心部分是一个称为“感知运动环路”的系统。在成年人的大脑中,“感知运动环路”负责在对话过程中协调“听”和“说”。对于正在学习讲话的小孩,它的主要作用是支持语言学习中的语音模仿过程。

众所周知,模仿大人说话是孩子学习说话的重要方法,但其要求孩子具有一定的发音能力。根据美国科学院院士、耶鲁大学教授理查德·阿斯林的观点,1到3岁是儿童通过模仿大人说话学习单词和简单句型最快的阶段。从发育阶段来看,出生当天的新生儿显然不具备语言模仿能力,但是他们会下意识地尝试重复所听到的声音,研究者将这种现象命名为“沉默性模仿”。

通过反复的“沉默性模仿”,新生儿逐渐学会了区分可能重复的声音和不可能重复的声音,最终获得了区分语音和非语音的感知能力。从基础语言能力的学习机制来看,负责语音模仿的“感知运动环路”系统,就是乔姆斯基理论中“语言获得装置”在人类大脑中的物理坐标。

语言能力是人与动物最大的区别。人们一直在探索语言能力的起源,如同一个拥有“超能力”的人试图解释自己的“超能力”从何而来。起初,语言先天性理论为解答这个问题打开了一扇门,但是当我们向门里望去时,却看不到一条清晰的路。

脑科学的发展为人们一点点拨开迷雾,解释了人类在生命伊始便具备的语言能力的物理机制,佐证了语言先天性的观点,填补了从理论假设到科学依据的空白。未来的语言学研究将会以主观的概念性思考为引导,以客观的实证研究为基础,进一步解开人类语言的奥秘。

《光明日报》( 2022年11月24日 16版)

[ 责编:王蕾]

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