基于ERP的蒙古族大学生三语认知关系的研究

摘 要
随着三语现象的兴起，针对三语人的语言认知问题研究逐渐成为语言学研究的热点问题。我国的少数民族众多，在与国际接轨的过程中涌现了越来越多能够使用本民族语言、汉语普通话以及英语的少数民族三语人。其中，蒙古族三语人就是十分有特色的代表人群。该三语人的不同之处在于掌握了三种不同源语言，这些语言在语音、文字书写方式、语法结构等方面都具有极大的差距。本文从视觉和听觉的角度设计了四组认知心理实验，研究蒙古族三语者的第三语言学习与母语和汉语之间的关系，并分析了三种语言在认知过程中的互相影响。研究使用了事件相关电位技术同步记录生理和心理信息，分析大脑加工进程。重点想要探讨蒙汉英词汇的语义信息激活的时间进程，母语及第二语言对第三语言的影响，蒙古族三语者的认知机制。
具体的结论包括：
1）蒙古族大学生的语义加工集中在430毫秒时间段附近，而且文字材料的加工难度比语音材料大，说明第三语言受到母语的思维习惯影响，因此在语义通达时必须要经过语音加工的过程；
2）虽然英文或英语作为启动词增加了蒙古族被试语言理解的难度，可是在以第三语言为启动词时，出现了跨语言启动效应，说明语言的概念层是共有的；
3）在三种语言的相互作用方面，蒙古族大学生对英-汉的判断任务完成程度优于英-蒙的判断，说明L3-L1的加工比L3-L2的加工难度大，从而推断其第三语言（英语）的习得主要依靠第二语言（汉语）而非母语（蒙古语）。
本项研究不但充实了认知语言的理论体系、拓展了神经语言学的研究范围，同时也为少数民族语言教学提供了理论指导。

关键词：蒙古族三语者，事件相关电位技术，词汇通达

第一章 绪论
1 语言认知的起源与发展
语言，是人类所特有的信息交流与交换的重要手段，是人类物质与精神文明保存与传承的载体。因此，对于人类大脑语言功能的研究一直是人类探索的重点。最早的关于人脑中语言功能的研究可以追溯到十九世纪中旬，Paul Broca在对8个失语症患者的尸体解剖后发现大脑损伤分布于左半球，由此发现大脑语言的表达区域位于大脑左半球额叶前侧，后称“布洛卡区”（Broca, 1861）[1]。此后不久，Wernicke也在研究中发现了语言理解区，位于大脑颞叶后侧（Wernicke, 1874）[2]。至此之后，由于有效研究技术的缺乏，对大脑语言功能的研究出现停滞，直到Ellis与Young在总结语言功能障碍病患的基础上提出的语言认知心理学模型（Ellis et al., 1988）[3]。

图1 语言认知心理学模型
图1中将语言认知中的语言呈现分为听觉系统呈现和视觉系统呈现两种方式，即听到的字词与看到的字词。字词按其呈现方式分别被收入听觉或视觉分析系统，进行输入比对。如果字词是已存在于输入系统中的，即可直接理解出该字词的语义。如果字词并不存在于已知的输入词库中，那么只能根据其音位层或字形层读出或写出该字词，但并不能明白其语义。模型中可以看出，视觉与听觉通路的输入和输出交换可以不经由语义系统，说明我们读出看到的字词而无需加工理解其含义，即语义未得到激活。值得一提的是，这种认知模型是建立在拼音文字系统的基础上，适用于英、法、德、意等表音文字，而对于汉字等表意文字，在其适用性方面仍需验证与补充。
近现代以来，伴随着科学技术的迅猛发展，诞生了一大批可对大脑进行测量而不产生人体伤害的技术手段，主要的脑成像技术包括MEG(译作“脑磁图”技术)，FMRI（译作“功能性磁共振呈像”技术），ERP（译作“事件相关电位”技术），PET（译作“正电子发射断层显像”技术），NIRS（译作“近红外光谱呈像”技术）等等。这些技术各有优势，在实际试验中，研究者利用这些技术互为补充，得到了巨大的成功。大量优秀的研究成果极大地促进了大脑认知研究工作。

图2 近现代无创脑成像技术
2 事件相关电位技术
2.1 ERP的发展历史
事件相关电位，即Event-related potentials，简称ERP，是由Sutton在1960年左右提出的概念[4]。这项技术源于对人脑中生物电的发现。自然状态下，大脑收放电称作自发电位electroencephalogram，简称EEG。相较而言，事件相关电位开始时被称作Evoked potentials，即诱发电位，简称EPs，是因为这种大脑神经的电位变化现象的产生前提是外界给予一定的刺激或者撤销一定的刺激，而这种刺激活动对大脑来说具有意义。所以可以说，ERP是一种特别的EP,这两个概念有时可以重叠甚至相互替换。
从1924年Berger发现引起a节律减少的EEG论文被认定为噪声[5]到1934年和1935年Adrain与Jasper得到相同的发现[6] [7]，ERP受到科学界的承认经过了很长时间。然而它的发现对心理学的发展起到了举足轻重的作用。此后，ERP发展的标志性事件包括：1935至1936年，Pauline以及Davis第一次突破性的获得清醒被试的明确的ERP记录[8]并发表于1939年的诱发电位论文之中。1947年，Dawson首次实现利用叠加技术降低信噪比并提取人体EP，然而效果并不尽如人意；于是，1951年，他再一次发明了新的方法——机械驱动-电子储存方式进行EP的叠加与平均，取得了很好的效果。Galambos与sheatz发表了使用计算机进行平均与叠加的论文（1961），这是历史上的首创。1964年，Walter及其合作者联合发表了关于Contingent Negative Variation （关联性负变化，即CNV）的文章，这是被发现的第一个ERP认知成分，这标志着ERP研究的新时代已经到来。下一个突破性的进展发生于1965年，Sutton等研究者发现了P3成分。ERP技术的发展催生了心理生理学以及认知神经科学，并极大地促进了认知心理学的发展。
2.2 ERP的原理与实验技术
脑，由于是电信号的良导体，大脑内神经元的电活动可以被传导到大脑皮层并记录仪器捕捉。然而，单独活动的神经元信号强度过于微弱，只有相同电场方向并且同步的神经元活动总和才能有足够的信号强度从而可能被捕捉记录到。因此，也可以说，头皮记录到的脑电信号是大脑内相隔一定距离的神经元群的电活动，而且大部分情况下只是部分的活动情况。头皮上采集到的电压强弱会受到距离因素的影响，即收集信号的位置点是否与神经元源一致或接近。大脑内的神经元源按离头皮的远近距离分为两种：近场源以及远场源。其中，初级体感诱发电位属于前者，由于靠近头皮而具有较强的电场，主要位于中央后回，波幅在顶部达到峰值。后者类型的代表是脑干听觉诱发电位，简称BAEP。由于其脑内源远离头皮而部分位于脑干部分，能够侦测到的脑电信号波幅很小。
综上所述，ERP是由刺激事件（Event）引起大脑内神经元电活动从而导致电压变化而形成。因此，更够使得ERP变化的脑内因素主要可以归结为脑内源（即神经元）、活动强度、电场方向的变化这三大类。ERP可以体现出大脑的加工（脑机制），不同的ERP表明了不同的脑加工。然而，如果不同条件下呈现出相同的ERP也并不代表脑机制相同，而可能是神经元电场方向或活动强度的改变互相抵消而产生的结果。此外，捕捉提取到的ERP是以电位波形呈现的，同一个波形可以由任意多的脑内源形成。这些事实说明了大脑活动的复杂性。使用ERP技术进行大脑加工的研究比之其它技术的明显优势在于：首先，ERP的时间分辨率是毫秒级，大大优于能够三维成像的fMRI与PET。更重要的是，ERP能够同步不间断的的连续记录大脑的活动，保证了测量的完整性而排除了人为因素的干扰。其次，ERP技术的空间分辨率是以厘米作单位的，然而由于高密度电导的发展，脑电帽可以达到128甚至256导，大大加强了空间分辨精准度，同时，偶极子溯源技术也为定位提供了良好的工具。再次，ERP技术的记录是多维度的，可以从极性的正负、波幅的大小、潜伏期的时间长短以及头皮分布的范围等多个方面对大脑活动进行描述。这些属于ERP的独特优势为大脑与认知的研究发展提供了技术支撑，同时奠定了ERP技术的使用状态与良好前景。
图3 ERP实验处理步骤
由于头皮上更够采集到的信号十分微弱，ERP实验的实施与分析需要很多步骤。首先是对原始脑电信号的提取。自发脑电信号，即EEG，以及EOG和ECG被采集到后收入放大器进行放大、模拟滤波以及A/D转换。这时，模拟量转化为数字量，最终以数字信号的方式保存于计算机中。这一过程是被试进行试验同步时完成的，也是ERP的记录阶段。对ERP的记录一般采取连续不断的方式而不是分段的方式，以便于保存完整的数据信息并保证后期研究时不同侧重点调整不受数据因素的影响。研究者在研究时很可能有新的想法，最大程度的保留原始实验记录能够为后期的实验分析提供帮助。

第六章 综合讨论与本文总结
跨语言启动范式的基本思路是，用一种语言作为启动词（如本文中使用的为英语），在相对快速的呈现之后，给出另一种语言的目标词（如本研究中的蒙古语或汉语）；如果启动词包含的信息（语音、字形、语义等）能够促进任务更高速更准确的完成，则可以说明产生了跨语言启动效应，反映在行为上反应时长减少和错误率下降等方面。而且，启动的促进效应与信息的丰富程度和刺激的相似度成正比例关系。此外，加工的整合程度也是影响启动效应的因素之一。研究表明，跨语言启动效应是语义共同表征的语言间会出现的现象，如果语言间语义表征是单独的则前一种语言信息不大会对后一种产生激活。本文的研究发现，英语-蒙古语、英语-汉语之间都存在着启动效应，说明了其拥有共同的语义层和不同的概念层。这个结论对蒙古族大学生的三语教习的启示在于，合理利用母语、第二语言的信息，利用语言间字形、语音等信息的联系，能够有效促进第三语言-英语的习得。
历史上对三语人的研究表明，第一语言和第二语言都对第三语言产生着或多或少的影响，其知识背景都在L3习得过程中得到了不同程度的激活。其中，母语的影响从时间上看多处于L3习得初期，从影响范围上看多为语音和语用方面。第一外语对第二外语的影响是逐渐产生增强的。伴随第三语言使用熟练程度的提升，母语与第二语言的影响力会减弱[26]。前人的研究有的显示出语言之间的相似关联性对语言有重要影响，例如英法语等同源语言在习得方面会有所借鉴。然而，在本文的研究中，蒙古语与英语虽然都是表音文字，之间相似度大于汉语这种非拼音语言，可是蒙古族被试却更多的借助了汉语。究其原因可能有三。一是语言环境。蒙古族学生虽然出生时接受的是母语-蒙古语的浇灌，然而受语言环境的影响，在经过长期的校园生活之后，老师与同学交流多通过普通话（mandarin），因此习惯性依靠第二语言-汉语的模式，导致其第三语言-英语的习得也深受影响。二是被试的语言熟悉程度的影响。被试选取的是蒙-英翻译专业的学生，英语的使用较熟练，属于高程度的学习者。因此，母语的正负迁移都偏少，倾向第二语言的趋势较为明显。三是与刺激材料的呈现时间有关，呈现时长达到被试加工能力所能达到的程度，因此促进了翻译启动效应。
在本文的研究中，利用对译与非对译词对以及事件相关电位技术（ERP），对蒙古族三语人的语言加工机制进行了研究。其中重点是探索母语为拼音文字蒙古语的情况下，第三种语言-英语的学习使用是受母语的习惯影响还是借助第一外语-汉语的习得方式，以及呈现方式的不同（视觉、听觉）对语义通达加工的影响。实验结果证实蒙古族大学生在执行不同语言语义判断任务时，无论文字呈现还是语音呈现都会发现英至汉的判断比英至蒙的判断用时短且准确度高。因此推断其L3的学习更倾向于借助L2而不是L1。尽管启动词是较不熟悉的第三语言，被试对对译词的加工要更快更正确，说明存在翻译启动效应，这与被试的语言熟练程度与刺激呈现时长相关。蒙古族三语人对语音材料的判断要优于文字材料，说明母语的语言系统会影响认知的加工模式，其语义通达要经字形到语音后才会通达词义。本研究结论扩大了对少数民族三语人语言认知的研究，也将对蒙古族三语人的英语教学提供参考。
不能不承认的是，任何研究都会还存在一些不足之处。本文的不足之处，首先是由于三语问题这一方兴未艾事物的研究仅仅处于起步发展过程中，很多理论及模型只能借鉴双语（包括狭义和广义两种层次）的基础，三语现象（trilingualism）其自身的理论建设不够完善，因此分析的深度还有待提高。其次，由于蒙古族大学生被试的个人差异，如语言熟练程度、个人学习方式差异等，会对实验结果有一定的影响。再次，对翻译启动效应的考察没有包含蒙古语-英语或汉语-英语的方向，在以后更深入的考察时可以把L1-L3/L2-L3这一部分纳入考察范围。希望后来的研究者能有自己的思考，提出更好的解决方案。