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Science子刊:深圳大学谭力海研究组发表多种语言与大脑神经系统关系研究论文

摘要 : 2017年7月12日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Advances》杂志上在线发表了深圳大学医学部生物医学工程学院、深圳市神经科学研究院谭力海教授研究团队和美国麻省理工学院的Robert Desimone教授研究组合作的一篇研究论文

2017年7月12日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Advances》杂志上在线发表了深圳大学医学部生物医学工程学院、深圳市神经科学研究院谭力海教授研究团队和美国麻省理工学院的Robert Desimone教授研究组合作的一篇研究论文,论文报道了研究组利用多年来从脑结构发育、脑功能异常以及学习经验等方面,揭示了中文的神经表达不同于西方拼音语言的神经表达。徐敏博士为论文的第一作者,谭力海教授和Robert Desimone教授为共同通讯作者。

研究得到国际神经科学界广泛认同的原创性成果被西方学者命名为大脑语言功能区文化特异性理论。对于同时掌握两种语言的双语者,大脑语言功能区是否同样具有这种文化特异性?过去大量的脑成像研究发现,由于两种语言在同一大脑中相互影响,双语者通常使用相同的神经系统加工不同语言,而没有显著的文化特异性。

谭力海团队近日的研究推翻了传统的双语假设,他们发现双语者大脑中处理中英文的脑区在近于介观水平的人脑亚结构上存在巨大差异。研究人员在美国波士顿地区招募了一批中-英双语志愿者,采集了志愿者在阅读中文和英文时的功能磁共振数据。他们采用多元模式分析(multivariate pattern analysis, MVPA)技术研究脑区中体素(voxel)水平的激活,发现在多个语言功能相关的脑区,中英文引起的神经信号活动都存在显著的分离,其分离程度达到50.1% - 96.5%。MVPA是一种基于机器学习理论发展起来的数据分析方法,通过训练分类器对由不同语言刺激引起的多体素信号模式进行分类,并对新的样本数据进行预测,从而实现从神经信号中解码语言信息。与传统的研究单个脑区激活的方法不同,MVPA技术通过分析近于介观水平的脑区亚结构的信息,能够更敏感地检测出神经活动模式的差异。

研究为大脑语言功能区文化特异性理论提供了新的证据。Science杂志在介绍该研究时写道:“徐敏等人发现中英双语者在处理两种不同的语言时激活了独立的大脑神经元系统,这一发现对传统的假设构成了挑战。”研究成果为在介观水平解码人脑中的语言激活模式提供了重要基础。在此发现的基础上,人机接口和类脑研究者有望速读大脑的语言信息,脑科学研究人员也可以更精确地预测人类个体语言能力的差异。

原文链接:

Distinct distributed patterns of neural activity are associated with two languages in the bilingual brain

原文摘要:

A large body of previous neuroimaging studies suggests that multiple languages are processed and organized in a single neuroanatomical system in the bilingual brain, although differential activation may be seen in some studies because of different proficiency levels and/or age of acquisition of the two languages. However, one important possibility is that the two languages may involve interleaved but functionally independent neural populations within a given cortical region, and thus, distinct patterns of neural computations may be pivotal for the processing of the two languages. Using functional magnetic resonance imaging (fMRI) and multivariate pattern analyses, we tested this possibility in Chinese-English bilinguals when they performed an implicit reading task. We found a broad network of regions wherin the two languages evoked different patterns of activity, with only partially overlapping patterns of voxels in a given region. These regions, including the middle occipital cortices, fusiform gyri, and lateral temporal, temporoparietal, and prefrontal cortices, are associated with multiple aspects of language processing. The results suggest the functional independence of neural computations underlying the representations of different languages in bilinguals.

来源: Science Advances 浏览次数:0

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