雙語學習有助于增強大腦功能

丁國盛/北京師范大學認知神經科學與學習國家重點實驗室教授

隨著社會發展和國際間交流與合作日益頻繁，熟練使用一門或多門外語已成為現代公民應具備的一項必要技能。兒童外語學習也越來越受到家長和學校的重視。外語學習有很多好處，不但可以多掌握一種交流工具，而且能夠促進個體的認知、行為發展及腦功能和結構發育。

雙語經驗對認知功能產生重要影響

大量研究表明，熟練掌握一門或多門外語的人，有更好的認知控制能力、抗干擾能力和認知靈活性。比如，試著完成以下活動：快速呈現刺激1和刺激2，要求盡快判斷并報告中間的符號箭頭是朝左還是朝右。對于刺激1，左邊兩個符號和右邊兩個符號的箭頭方向與最中間的符號是一致的，稱為一致條件；對于刺激2，左邊和右邊符號的箭頭方向與中間符號是相反的，稱為沖突條件。正常情況下，人們對刺激2的反應速度要慢于刺激1，是因為在刺激2中，左右兩邊的符號方向與目標符號方向相反，因而對判斷產生了干擾，而刺激1中，左右符號與目標符號的方向相同，因而產生了促進。這是測量認知控制能力的一種經典任務，被稱為flanker任務。認知控制能力強的人，通常對刺激2和刺激1的反應時間差別更小。而雙語者在flanker任務中，對刺激2和刺激1的反應時間差別比單語者更小，說明他們的認知控制能力或抗干擾能力比單語者更強。

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在一些其他測量認知控制能力的經典任務中，如Simon任務（一致條件下，刺激出現在左側時，用左手反應，出現于右側時，用右手反應；沖突條件下，反應方式正好相反，出現于左側的刺激用右手反應，右側的刺激用左手反應）、Stroop任務等，雙語者的表現也普遍優于單語者。這稱為雙語者的認知優勢。

一般認為，雙語者進行語言加工時，兩種語言會同時激活，從而產生競爭。雙語需要持續使用執行控制系統來監測語言沖突、抑制非目標語言的激活并支持目標語言（即語言控制）。這種對執行控制系統的更多需求和長期使用，提高了雙語者的執行控制能力，從而形成認知優勢。

在雙語環境中成長的嬰兒，也表現出一定的認知優勢。例如，在一項研究中，研究人員向嬰兒展示了一些彩色圖片，其中包括熊和狼的圖片。通常來說，嬰兒對熊的形象更為熟悉，而對狼的形象相對陌生。嬰兒對新奇的、有興趣的刺激會長時間注視，當感到厭倦時，會轉移視線。利用這一特點，研究者比較了雙語環境中的嬰兒與單語環境中的嬰兒在注視彩色動物圖片中的差異，發現前者比后者更快地對熊的圖片感到厭煩、而對狼的圖片表現出興趣。雙語嬰兒更快對熟悉圖片產生厭煩、對新奇圖片產生興趣，表明其在認知方面有更突出的接受能力。這個研究說明，雙語者與單語者相比，在嬰兒時期就表現出了更高的認知潛力。

雙語經驗改變特定腦區的腦結構和功能

雙語經驗不僅對雙語者的認知功能產生重要影響，也改變了雙語者特定腦區的腦結構和功能。有研究發現雙語者的頂下皮層 (IPL) 灰質體積大于單語者，并且與二語熟練度和獲得年齡程序相關。雙語者腦灰質結構的改變包括背外側前額葉、尾狀核、前扣帶回及頂下小葉等，這些腦區都屬于語言控制以及執行控制網絡的一部分。

雙語經驗也改變了連接不同腦區的白質纖維束。例如，一項針對8-11歲兒童的DTI研究顯示，從出生就接觸第二語言的兒童，下縱束白質纖維的發育要優于單語組兒童和3歲以后才接觸第二語言的兒童。學習第二語言后的成人，其上縱束、胼胝體等白質纖維發育也得到顯著提高。而且，功能連接分析也顯示，雙語者的特定腦區之間的信息交換和整合能力也得到了增強。

圖a為雙語者左頂下區域灰質密度（Sagittal x=?45,coronal y=?59,and axial z=48）；圖b表示該區域灰質密度和第二語言熟練程度呈正相關，其橫坐標為第二語言熟練度、縱坐標為灰質密度；圖c表示該區域密度和第二語言習得年齡呈負相關，其橫坐標為第二語言習得年齡，縱坐標為灰質密度。

雙語經驗還可以減緩老化和認知功能衰退

老年雙語者的認知能力保存程度要好于單語者。例如，在Simon任務中，不管是老年雙語者還是年輕的雙語者，對刺激的反應速度均快于單語對照組，說明雙語者控制能力優于單語者。而且，雙語老年組對無關信息的抑制能力盡管隨年齡的增長也有所下降，但下降速度顯著小于單語老年組，說明雙語經驗在減緩抑制能力下降的過程中發揮了重要作用。雙語經驗還能夠推遲老年雙語者患老年失智癥的年齡。來自加拿大的研究人員對比了91個單語失智癥（dementia）病人和93個雙語失智癥病人。當其他條件進行匹配后，雙語失智癥病人的發病年齡比單語病人的發病年齡晚4年。

雙語經驗影響的腦功能與結構圖 （雙語控制與額葉的神經活動相關；該區域通常與高級認知功能相關，如執行功能等）。雙語者在雙語語言轉換時，綠色區域的灰質呈現高度激活狀態；對老年雙語者而言，紅色區域與黃色區域會比老年單語人的相對完整 （注:途中黃色區域為大腦胼胝體、紅色大概是弓狀束的位置，兩者皆屬于白質纖維）。

暖色線路表示相較于控制組的單語受試者，實驗組的受試者在學習9個月外語后，大腦中顯著增加的聯結通路；冷色線路表示那些顯著降低的聯結通路。

雙語失智癥病人和單語病人在簡易智力狀態檢查量表（MMSE）分數比較，橫坐標為時間跨度，縱坐標為兩組患者在四年間的每次測量分數與首次測量的分數差值。

這一結果得到了后續研究的支持。“晚發病”意味著更高的晚年生活質量，也減少了認知功能衰退對病人、家庭、社會醫療等帶來的負面影響。總之，學習和使用外語的好處多多，而且早學早得益。