語言運作機制解釋模型:雙機制優于單機制

鄭麗娜

(上海交通大學,上海,200240)

1.引言

每個正常兒童到四歲左右就可以通過語音流傳達或接收無限數量的信息,從而擁有基本的語言能力。一般來說,人類對語言的使用主要依賴兩種能力。一是關于詞匯記憶的能力,被稱為心理詞庫(mental lexicon),它包含一定數量語音和意義具有任意性的詞匯。另一個是關于規則應用的能力,即如何利用數量有限的規則將語素或簡單的詞組合成數量無限的、具有一定順序性或層次性結構(即復雜詞、短語或句子)的能力,這被稱為心理語法(mental grammar),它是具有能產性和組合性的操作系統。每種語言都有規則形式與不規則形式,不規則形式是整體變化,具有拼寫、發音任意性和不可預測性,就好像心理詞庫中的音義結合體——詞匯一樣。另外,每種語言的不規則形式的數量往往是有限的,很少會有新的不規則形式產生,并且不規則形式大都是高頻詞。規則形式是通過一定的規則將語言項組合而成,具有能產性、可預測性和開放性,類似于語言中的心理語法,因而規則形式的數量會因語言的發展而不斷變化。由于規則形式與不規則形式類似于心理語法和心理詞庫,因此,通過考察規則形式與不規則形式的大腦表征和處理方式,可以探討語言在大腦中的運作機制,從而對人類的語言能力做出解釋,這是語言科學、認知科學、神經科學和腦科學等長期以來追求的重要目標之一。

近年來,隨著神經科學、語言學和語言習得等領域的不斷發展,人類對自身大腦中的語言運作機制有了更為深入的了解,出現了兩大理論陣營——單機制(single-mechanism)和雙機制(dual-mechanism)理論。它們基于對人類上述兩種語言能力的區分,分別對人腦中的語言運作機制進行探究與解釋。本文旨在從第一語言、第二語言、神經語言學和自然語言四個角度闡釋雙機制理論在解釋語言大腦運作機制時所具有的優越性,并挖掘雙機制理論對于詞匯教學的啟示。

2.單、雙機制理論

語言由單一機制在大腦的同一個區域還是兩個機制在大腦中兩個不同的區域處理和表征,這是語言大腦運作機制的單機制理論和雙機制理論模型的本質區別。下面分別進行解釋。

2.1 單機制理論

該理論認為,人類對心理詞庫和語法規則的處理和表征都受制于單一的聯想記憶(associative memory)系統。相應地,規則和不規則形式都由這一個機制表征和處理,其代表理論是連通主義模型(connectionist models)。它是在模擬人的神經網絡的基礎上發展起來,用以解釋人類認知能力的一新興理論,近年來在認知科學和神經科學領域已經形成較大影響。它的核心思想是:大腦具有在事物間建立聯系的屬性,事物的信息由神經元組成,信息節點將這些神經元聯系起來構成網絡結構,節點間的相互聯系既會因被激活而加強,也會因不被激活而減弱。這樣,學習過程就是改變網絡之間聯系權重的過程。類似的詞項由于具有共同的特征而在記憶表征中彼此相連和強化。就規則與不規則形式而言,連通主義將處理不規則形式的記憶機制擴展到規則形式上來,擴大了記憶系統的控制范圍。

連通主義還認為,語言學習跟其他技能的學習沒有本質差別,也不強調規則的學習。規則是以概率的形式存在的,而學習規則就是學習概括性不等的概率模式。語言習得者會根據語言輸入建立其概率模式,并經過反復激活逐漸強化,從而導致語言的習得。因此,先前建立的概率模式必然會影響后來的語言輸入。這樣,學習第二語言時發生遷移也就是必然的了。如果遇到與母語相似的成分,已存于大腦中的母語模式就會很容易被激活而發生正遷移;如果遇到與母語不同的成分,就會發生負遷移。這時,學習者必須首先習失(unlearning)已有的母語模式,然后建立新的概率模式,從而給習得者造成很大的習得困難。當學習者遇到母語中沒有的成分,在反復的語言輸入的作用下,學習者就可以建立新的概率模式了。因此,學習與母語不同的二語成分是最困難的。

2.2 雙機制理論

該理論認為,人腦中存在計算和記憶系統兩個機制來處理語言。其中,心理詞庫由記憶系統處理,而心理語法及其類似的可組合性結構由計算系統處理。相應地,不規則形式由記憶系統表征和處理,而規則形式由計算系統處理。不規則形式可視為具有某些特征的獨立詞,通過記憶習得而存儲于心理詞庫;同樣,當使用不規則形式時,語言使用者需要通過記憶系統從心理詞庫中提取。與之相反,規則形式是運用規則實時生成的,類似于詞組和句子的生成過程。其代表理論是詞匯與規則(Words and Rules)模型①(Pinker 1998,1999;Pinker & Ullman 2002)。

詞匯與規則模型的工作原理是,當一個規則動詞(如work)要變為過去時態形式時,心理詞庫和心理語法同時可及。詞干和后綴從心理詞庫中提取然后進入心理語法,在這里動詞過去時態形式的變位規則將被運用,從而產生帶有后綴的該規則動詞的過去時態形式(如worked)。對于某個不規則動詞的過去時態形式(如broke),如果心理詞庫中存儲了這個形式,那么它是直接從詞庫中提取的。而且,此時表明匹配成功的信號將會阻止該動詞的附加后綴過程,從而阻礙不規則動詞過度概括形式(如breaked)的生成,這就是詞匯與規則模型中所謂的“阻礙原則”(Blocking Principle)。但當語言使用者心理詞庫中沒有與之相匹配的不規則動詞的過去時態形式或者其記憶系統失效②不能提供不規則動詞的過去時態形式時,附加后綴就會作為缺省規則(default rule)被應用,從而產生過度概括現象。

2.3 單雙機制理論的判斷標準

判斷單雙機制主要依靠兩個標準:詞頻效應(frequency effect)和音系相似性效應(phonological similarity effect)。詞頻效應指的是,對于一個給定的詞,學習者遇到的次數越多就會記得越牢,提取時也會越容易。音系相似性指的是一些詞擁有相同或相近的音。如規則動詞book,cook,look都含有[uk],不規則動詞drink,sink,shrink都含有[ik],它們之間都具有音系相似性。這些詞不僅擁有共同的音,還具有相似的過去時態變化形式。表征某對具有音系相似性的動詞詞干及其過去時態形式的記憶痕跡(memory traces)還會因為學習其中的任何一對而得到加強。因此,學習者聽到drink—drank不僅可以強化它本身的記憶痕跡,還可以強化與它享有共同音系特征的sink—sank和shrink—shrank等詞過去時態形式的記憶。

由于單機制理論認為語言由記憶系統單一機制表征和處理,因此,詞頻效應和音系相似性效應對規則和不規則形式都會產生作用,高頻詞的處理和提取比低頻詞更快、更準確。對于生造詞(nonce words)而言,與真實詞的相似性越大,語言學習者也應該提供與真實詞越相近的過去時態形式;反之,與真實詞的音系相似性越差,學習者會提供與之越不相同的過去時態形式。而雙機制理論認為只有不規則形式由記憶系統表征和處理,因而詞頻效應和音系相似性只會影響不規則形式。它進一步提出,當生造不規則詞與真實詞相似性極差時,學習者就會將附加后綴作為缺省形式使用,從而出現過度概括現象。

3.雙機制優越性的證據

3.1 第一語言證據

第一語言習得,尤其是兒童一語習得,是最早為語言在大腦中的運作機制提供證據的研究領域。這些研究關注的焦點是兒童或成人如何學習英語規則與不規則動詞的過去時態形式,而且多集中在對詞頻效應的研究上。其實,雙機制理論的提出就源自于Pinker和Prince(1988)對Rumelhart和McClelland(1986)的評論。后者用連通主義模型模擬學習者對英語動詞過去時態形式的習得,并提出了基于記憶系統的過去時態屈折變化模型;而前者認為規則是語言必不可少的,語言運作機制理論不能沒有規則系統的介入。

許多來自第一語言的研究表明只有不規則形式具有詞頻效應和相似性效應,而規則形式沒有。Prasada,Pinker和Snyder(1990)以快速產出為測試工具,要求成人被試盡快說出所聽到的母語中動詞的過去時態形式,并記錄被試從聽到動詞詞干到說出其過去時態形式之間的時間間隔,從而估計被試在大腦中運算動詞過去時態形式的時間。他們選擇成對的、但詞頻不同動詞,其中一個經常用于過去時態,另一個不太常用,但它們在非過去時態中同樣常用。這樣做的目的是控制詞干的詞頻,使得被試對一對中的兩個動詞同樣熟悉,而只比較它們的過去時態形式。他們發現,動詞的詞頻會影響不規則動詞過去時態形式的產出速度,而對規則動詞過去時態形式的產出沒有影響。對于不規則動詞來說,其過去時態形式的詞頻越高,被試說出它們的時間就越短。他們因而認為,規則形式和不規則形式的處理路徑是不同的,不規則屈折形式存儲在聯想記憶系統,受到詞頻等因素的影響,規則形式存儲于另外一個不受聯想記憶系統影響的系統,或許是通過某個規則在詞庫外在線計算而成。在對兒童習得第一語言的考察中,Marcus等人(1995)發現,對于不規則形式來說,父母使用的越多,小孩過度概括使用該不規則形式就會越少。而且,讀音相似的不規則形式還會相互阻礙該不規則形式的過度概括,但讀音相似的規則形式并不有助于相互間的規則化。這說明不規則形式具有詞頻和相似性效應,而規則形式沒有,符合雙機制理論的預測,即規則形式和不規則形式的處理和表征機制是不同的。Bybee(1985)、Bybee和Slobin(1982)、Seidenberg和Bruck(1990)以及Shenkman(1994)等也都發現,語言使用者產出低頻不規則形式的時間比高頻不規則形式長,從而支持雙機制理論。

單機制理論否認語言中規則系統的存在,但兒童母語習得的證據表明規則在語言系統中存在,至少有兩點證據可以說明動詞過去時態形式的構成涉及到規則。其一,Berko(1958)發現,學前兒童能夠很容易地將從來沒有聽到過的新詞加上-ed變成其過去時態形式。其二是一語習得中的過度概括現象。Ervin和Miller(1963)以及Kuczaj(1977)等人發現,兒童從兩歲左右就會時不時地將一些不規則動詞加-ed構成其過去式,從而產生象comed,breaked,goed,bringed等這樣過度規則化的動詞過去時態形式。他們顯然是過度地使用了動詞時態的變化規則,因為他們不可能從他們父母或別人那里獲得這樣的語言輸入而進行模仿。如果語言沒有規則系統,很難想象正常兒童能夠在很短的時間內就能夠無一例外地成功地習得母語,我們使用的語言也就不可能是無限的,更不用說創造性地使用語言了。

3.2 第二語言證據

目前,在二語環境下探討語言大腦表征和處理方式的研究還不太多,而且研究結果比一語習得爭議更大一些,盡管如此,也有不少研究支持雙機制理論。如Lalleman等(1997)以及Brovetto和Ullman(2001)發現,二語習得者對高頻不規則形式的反應時間比低頻不規則形式短,常輝和鄭麗娜(2008)發現二語習得者在產出中不規則形式的準確率與詞頻相關,即二語不規則形式表現出了詞頻效應。相反,Beck(1997)和Birdsong和Flege(2001)發現,二語習得者對高頻和低頻規則形式的反應時間沒有什么差別;常輝和鄭麗娜(2008)發現二語習得者在產出中規則形式的準確率與詞頻無關,即二語規則形式沒有表現出詞頻效應。另外,常輝和鄭麗娜(2008)還發現二語習得者在產出中不規則形式表現出音系相似性效應,而規則形式卻沒有。

3.3 神經語言學證據

可以說,目前通過實驗認知心理學技術的行為研究并沒有很好地解決解釋人類語言運作機制的單雙機制之爭。因而,在最近的十多年里,研究者更多地從神經語言學的角度通過腦電圖考察失語癥人的語言表現,從而為人類語言在大腦中的運作機制提供更有說服力的證據。迄今,多數研究結果也都與雙機制理論相符,失語癥人表現出了記憶系統與規則系統的可分性。而且研究者還發現語法信息(包括規則形式)的處理涉及到布羅卡區域(Broca’s area),因為這個區域損傷的病人往往會表現出句法運算和屈折形態方面的問題;而語義和不規則形式的處理涉及到顳下回皮層(inferior temporal lobes)。

得了忘名癥(Anomia)的病人由于其左記憶區有損傷,在提取專有名詞和不規則形式時會出現問題,但其說話流利,語法能力基本正常,經常出現過度規則化錯誤。Goodglass(1993)發現,忘名癥病人經常可以產出流利而合乎語法的句子,其語法規則組合使用能力基本完好,其損傷主要在于詞庫,在動詞過去時態形式的產出任務中,與正常人的控制組相比,忘名癥病人不規則形式的表現要比規則形式差得多。Ullman等人(1997,2005)以及Tyler等人(2002)的研究也表明,忘名癥病人會出現過度規則化錯誤,如swimmed,也能夠將規則詞綴附加于新造的詞,如plammed,但卻幾乎不會將不規則形式類推到新造的詞上,如spling-splung。Miozzo(2003)以及Miozzo和Gordon(2005)不僅考察了一位忘名癥病人的動詞系統,還考察了名詞系統,結果發現他在規則動詞和名詞上的表現相當準確,而在不規則動詞和名詞上的表現明顯差得多。以上都說明忘名癥病人的語法規則系統基本正常,語法規則組合能力基本完好,其損傷主要在于記憶系統中的詞庫。

根據Damasio(1992)和Alexander(1997),語法失能癥(agrammatism)病人的表現正好與忘名癥病人相反,他們在產出合乎語法的句子流利性上有困難,很難將詞組合成流利的句子,沒有過度規則化錯誤,其損傷在于左半球的外側裂周區。Ullman等人(1997,2005)發現語法失能癥病人在朗讀、聽寫、重復或判斷時對規則動詞的變位比不規則動詞要困難得多。Hagiwara等人(1999)發現,以日語為母語的語法失能癥病人也表現出了這種規則與不規則的差別。另外,Marslen-Wilson和Tyler(1997)通過啟動效應實驗發現,作為控制組的正常人沒有表現出動詞的規則性與啟動效應之間的交互作用,而考察的兩個布羅卡區域損傷的語法失能癥病人只在不規則動詞過去時態形式和語義相關的配對詞上表現出顯著的啟動效應,而在規則動詞過去時態形式上則沒有。由于語義啟動與不規則形式的啟動比它與規則形式的啟動關系更密切,故而兩位病人有上述表現。而Moss和Tyler(1997)發現語義癡呆(semantic dementia)病人的表現恰好相反,只在規則動詞過去時態形式上表現出啟動效應,而在不規則動詞過去時態形式和語義相關的配對詞上則沒有。Patterson,Lambon-Ralph,Hodges和McClelland(2001)也發現語義癡呆病人在不規則形式上的表現問題很大,而且問題的嚴重程度與病情的嚴重程度密切相關。另外,根據Ullman等人(1997)和Ullman(2001),亨廷頓病人(Huntington disease,HD)和前部失語癥(anterior aphasia)病人在規則形式的產出上比不規則形式問題大的多,前者經常過度附加-ed而產出lookeded或digged,后者經常不能為規則形式附加-ed,而是使用原形動詞或將其作為不規則動詞變位。

另外,規則形式與不規則形式的這種可分性還體現在一些神經衰弱癥病人身上。根據Feinberg和Farah(1997),阿茲海默癥③(Alzheimer’s disease)患者大腦的顳葉結構(temporal lobe structures)較其前部大腦皮層(frontal cortex),尤其布羅卡區域和基底核(basal ganglia),衰退得更為嚴重,患者在詞匯語義方面的損傷比語法方面更嚴重,在詞匯提取和處理不規則形式時較為困難,但是能夠流利地說出合乎語法的句子,產生過度規則化錯誤。與之相反,帕金森病(Parkinson’s disease)患者大腦基底核衰退較嚴重,其語法方面的損傷比詞匯更嚴重,在處理規則形式時較為困難,也沒有過度規則化錯誤。Ullman等人(1997)發現,阿茲海默癥患者在構成不規則形式時比規則形式更有困難,而且他們幾乎不能利用相似性為生造不規則動詞類推其過去時態形式,從而出現過度規則化錯誤。帕金森病患者的表現正好相反,他們構成規則形式比不規則形式更困難,也不能為生造詞順利附加規則后綴。他們所表現出的困難與他們大腦受損傷的嚴重程度密切相關。

3.4 自然語言證據

最后,許多自然語言中的現象也說明規則形式與不規則形式存在根本差異。首先,在構成復合名詞時,規則名詞復數形式不能構成復合名詞,而不規則名詞復數形式則可以。如我們不能構成rats-eater,clawsmark,但mice-eater和teethmark則可以。其次,當復合名詞是向心結構(endocentric structure),有中心語(head)時,其變化形式不變,原來是不規則的依然是不規則的,原來是規則的依然規則。如復合名詞workman是向心結構,中心語是man,其復數形式與man一樣,依然是不規則的;homemaker也是向心結構,中心語是maker,其復數形式與maker一樣,也是規則的。但當復合名詞是離心結構(exocentric structure),沒有中心語時,原來是不規則的也要變為規則形式。如low life并不是指某種life,而是指人,是離心結構,沒有中心語,其復數形式就要變為規則的low lifes。再次,自然語言中規則形式數量巨大,而不規則形式數量有限,如英語規則動詞約10000左右,而不規則動詞只有180個左右。而且規則形式具有開放性,其數量會因語言的發展而不斷增加;相反,不規則形式則是封閉性,很難有新的不規則形式產生。

另外,語言中的不規則形式與其詞頻和構成形式有著密切的關系,而規則形式則沒有。不規則形式大都是高頻詞,而且幾乎都是單音節詞或單音節詞加前綴構成的,而規則形式有高頻詞也有低頻詞,構成形式也多種多樣。比如根據Francis和Kucera(1982),英語中使用頻率最高的十個動詞的過去時態形式全都是不規則變位的④;根據Pinker(1998),英語母語使用者認為低頻不規則動詞的過去時態形式(如smite—smote,bid—bade)聽起來很奇怪。從歷時的角度看,如果一個不規則動詞失去了其流行性,語言使用者不能將其牢記而時常將其規則化,它逐漸就會演變成為規則形式。也就是說,當一個不規則形式的詞頻降低了,它規則化的命運也就開始了。最后,一些跨語言證據表明規則形式沒有詞頻效應。比如,英語規則動詞的比例是85%左右,而德語規則動詞的比例只有45%左右,英語規則名詞的比例高達99%,而德語規則名詞的比例只有7%左右,但是兩種語言的使用者對待規則形式卻是一樣的,將規則后綴使用于詞頻非常低的詞、擬聲詞、新詞、外來詞、產品名等。自然語言中規則形式與不規則形式的上述巨大差異本身就說明二者在本質上是不同的,對它們的存儲和處理方式也應該不同,雙機制理論在解釋自然語言時也有著更大的優勢。

4.雙機制理論對外語詞匯教學的啟示

雙機制理論在解釋語言大腦運作機制方面更具優越性,對外語詞匯學習和教學也有著重要的意義。對于外語學習者的心理詞庫而言,它是由記憶系統存儲、處理和表征的,具有詞頻敏感性(frequency sensitivity)。詞匯出現的頻率越高,就越容易被記住,也更容易在使用中被提取。但目前大學生在英語產出中普遍依然使用中學所學的詞匯,大學英語學習過程中學過的詞匯在使用時難以提取,在時間緊迫的情況下,中學記的那些高頻詞會在詞匯提取競爭中最后獲勝。這實際上說明了比起中學所學的詞匯,大學英語學習的詞匯在學生使用過程中出現的頻率不夠。另外,學生詞匯習得過程中未能建立有效的語義網絡,學生無法激活長期記憶中的相關知識,導致詞匯產出性能力相當薄弱(吳旭東、陳曉慶2000)。因此,要想讓大學生在詞匯使用上更進一步,教師在教學過程中應有意識地增加學生對大學英語詞匯提取和使用的機會,以增加常用詞匯的出現頻率。教師一方面可采用釋義法(paraphrasing),鼓勵學生積極開動腦筋回憶和運用剛學過的詞匯,另一方面,要讓學生成為課堂的中心,使他們得到更多的機會使用所學詞匯,這才是達到增加學生詞頻敏感性的根本途徑。

另外記憶系統還具有音系相似性效應,學生也可以利用此效應更有效地記憶詞形拼寫相近的詞,如link,pink,sink,think,shrink等,也可以把任何符合某一變化規則的詞(如sing—sang,ring—rang,spring—sprang)放在一起記憶。因此,外語學習者可以將某些具有音系相似性效應的詞(如fight—light—might—night—sight—tight)進行歸類學習,外語教師也可以把這樣的詞放在一起教學。

相對記憶系統而言,加快規則系統詞匯處理速度的最有效方式是讓學生了解詞匯的構成規則。如英語大部分詞匯是由詞根加詞綴組成的,而且往往一個詞根可以加不同的詞綴構成不同的詞。例如,將詞根ject加上不同的前綴,可構成deject,eject,inject,project,object,reject,subject,interject等。掌握英語詞匯的構造規律,可以幫助學生擴大詞匯量,增強對詞性和詞義的認識,并學會在閱讀過程中對碰到的生詞進行猜測和識別,以增強閱讀理解能力。

5.結語

大腦是一個黑箱,而語言是大腦的鏡子,通過研究語言,我們可以更好地了解大腦,從而推動腦科學的發展,加深人類對自身的認識。語言在大腦中的運作機制是我們了解大腦的一個重要課題,單機制和雙機制理論對此都進行了假設與解釋,本文從第一語言、第二語言、神經語言學和自然語言四個角度闡釋雙機制理論在解釋語言大腦運作機制方面所具有的優越性,并挖掘了雙機制理論對外語詞匯教學的啟示。近年來,單機制理論一直在修修補補,但還是與許多語言事實不符,尤其是失語癥人的語言表現。其主要原因一是單機制理論模型多是在計算機模擬基礎上提出,但計算機對自然語言的加工有別于人腦,后者對自然語言的加工還會涉及到一些認知策略;二是單機制理論的代表連通主義實質上是把語言看成技能和習慣的行為主義,把語言的習得看成某個知識結構反復操練的結果。

附注:

① Ullman等人(1997)和Ullman(2001)將其擴展成“陳述性/程序性模型”(Declarative/Procedural Model),陳述性記憶系統處理不規則形式,程序性系統處理規則形式。

② 詞頻太低、心理壓力過大或過度緊張、大腦受損等都會導致記憶系統失效。

③ 又稱老人癡呆癥。

④ 這些詞包括be,have,do,say,make,go,take,come,see和get。

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