人类语言的大脑之源

导论 0.1 语言作为一种人类独有的特征 人类生来就要学习语言。我们无需任何正式的教学或训练就能学会母语，并且每天在任何可能的情境中都可以轻松地使用语言，甚至无需思考。这意味着一旦学会了语言，我们就会自动地使用它。这项本领令人惊叹，尤其是考虑到其他生物乃至机器都不能以类似方式处理语言之时。 是什么使得我们能够如此来处理语言？这种独*的人类特征的基础是什么？ 一个显而易见的答案是，语言机能必然是先天的。然而，这个答案没有多大意义，除非我们定义两件事：**，术语“语言”指的是什么？第二，我们所说的“先天的”指的又是什么？**个问题似乎有一个简单的答案，因为我们都用语言来进行交际，但这未必是正确的答案。因为我们可以通过用手指示、面部表情和形象性手势等来进行无语言的交际。所以很明显，语言和交际并不是一回事。语言并不等同于交际，而是用于交际，所以语言领域的研究人员在研究主题上往往存在分歧。一些研究人员假设，语言是一种心智器官，指的是一套有限的运算机制，它允许我们生成无限数量的句子，从而将语言与交际区分开来（Chomsky，1980，1995a；Berwick & Chomsky，2015）。其他研究人员则将语言视为共享交际意图这一人类能力的附带现象（Tomasello，1999，2008；Tomasello et al.，2005）。这些不同的观点根植于对语言作为一项人类机能是如何演化而来的不同信念之中。虽然两种观点都同意人类认知发生了生物学上的演化，但一方坚信语言是在社会互动和交际中发展而来的（Tomasello，2008）；另一方则持这样一种观点，即语言是由基人类语言的大脑之源因决定的神经生物演化的结果，其中的遗传基因还有待进一步研究（Berwick & Chomsky，2015）。 在本书中，我先假设语言是一个通过种系发生而演化出来的生物系统，然后致力于细化这个系统的神经生物学基础。除了所有自然语言必需的构建层级结构句子的能力外，人类语言的使用基于的其他认知能力都可以部分地出现在其他动物之中。非人类特有、出现于非人类灵长类、狗或鸟等动物中的认知能力包括记忆能力和注意能力、联想学习能力和跨越时间识别、记忆序列的能力。这些认知能力与人类特有的、先天的语言机能一同使我们能够习得和使用任何自然语言。 在这里，“先天的”是什么意思？它不仅指与生俱来的能力，还包括出生后根据固定的生物程序发展出来的能力，即使这需要在发展的关键期获得语言输入。被遗弃的儿童，如 Kaspar Hauser和近期有大量文献记载的个案 Genie（Curtis，1977），早年都被剥夺了语言输入，在以后的生活中未能发展出完全的语言能力（Blumenthal，2003）。Kaspar Hauser是一个在7岁左右被发现的男孩，他确实学会了词汇和语言的一些基本方面，但像其他被遗弃的孩子一样，其未能发展句法能力。 Genie是一个在13岁被发现的女孩，她从2岁起就脱离了与人类的接触。她可以通过强化训练习得词汇，然而却无法学会*基本的句法结构原则。这与语言习得的正常情况形成了鲜明对比。正常情况下，在整个发展过程中接收连续语言输入的儿童通常会获得包括句法在内的完整语言能力，这看起来像遵循着一个固定的生物程序。我们将看到，不仅听觉语言输入如此，当输入的是视觉信息时也是如此（如在手势语中）。因此，自然似乎为我们提供了语言的生物程序，但它需要输入才能得以发展。 与人类形成鲜明对比的是，黑猩猩（我们的近亲）无法学会通过组合单词来构建更大的话语单元。研究表明，4岁的儿童，无论是听觉正常的儿童还是聋童，其构建的话语平均长度为3—4个单词，而黑猩猩，即使经过4年采用有意义符号进行交际的强化训练，也只能呈现出平均长度略大于一个单词或符号的话语（Pearce，1987）。因此，黑猩猩身上根本不存在绑定单词以建立语言序列的能力。物种间的有趣差别也见于另一项比较人类和猴子结构化序列加工的研究之中。该研究表明，绒顶柽柳猴（cotton-top tamarin）虽然能够学习听觉呈现的、根据简单规则构造的序列，但无法学会等长的、根据更复杂规则构造的序列（Fitch & Hauser，2004）。相比之下，人类能够在几分钟内学会这两种规则类型。这些表明，在学习句法结构序列时，人类和非人类灵长类动物存在显著差异。为什么会这样呢？ 一个可能的答案或许是，人类和非人类灵长类动物在大脑的神经解剖上存在差异，特别是在构成人类语言网络的那些部分。的确，对那些负责人类语言的脑区以及连接这些区域的纤维束进行的跨物种分析揭示了人类和非人类灵长类动物之间的关键区别（Rilling et al.，2008）。我将在本书*后更详细地讨论这些差异。在此之前，我们必须了解语言是什么，另外我们还必须学习人脑中语言的一些神经解剖学基本知识。 在导论中，我将把语言当作一个特定的认知系统以及一个基于大脑的系统进行简要思考。只有思考过这些之后，我才会讨论关于人类语言功能及其大脑基础之间关系的大量、详细的已有实证数据，然后比较人类和非人类灵长类动物的大脑结构。 0.2 语言作为一个特定的认知系统 语言是人类认知的基石，它服务于人类交际，但并非交际本身。非人类的生物，例如，鲸鱼和蜜蜂，是通过语言以外的方式进行交流的。对于人类而言，语言虽然服务于交际，但除了语言之外，人们还使用手势和情感语调作为沟通的手段。此外，人类能够推断说话者的言外之意，这样的人类语言与其他交际方式的区别主要在于句法。句法是一种特定的、由规则和操作组成的认知系统，它允许把词汇组合成“元结构”，如短语和句子。除了由句法规则和词汇清单构成的核心语言系统，还有两个接口 a：一个是外部接口，即感觉-运动接口，帮助感知和言语产生；另一个是内部接口，即概念-意图接口，保证核心语言部门与概念、意图和推理之间的关系（Berwick et al.，2013）。 在产生或理解一个句子时，语言系统的不同部分必须协同工作才能成功地达成语言的使用。在这个系统中，句法是中心部分，它已经得到了很好的论述，尽管在多种语言学理论中存在一些不同（如短语结构语法， Chomsky，1957，1965；中心词驱动的短语结构语法， Pollard & Sag，1994；词汇功能语法， Bresnan，2001）。一个著名的理论（Chomsky，1995b，2007）提出，句法可以分解成一个个单一的基本机制，称为“合并”，它将元素绑定为一个层级结构。这是一个强势主张，因为它被假定为适用于所有自然语言。 这是什么意思呢？举个例子可能是*好的澄清方式。当我们听一个句子并听到单词“ the”（限定词，相当于“这”）后面跟一个单词“ ship”（名词，“船”）时，合并运算将这两个元素结合在一起，形成了一个*小的层级结构。在本例中，“the ship”被称为限定词短语。然后，当我们接下来听到“sink”（动词，“沉没”）这个词时，合并运算再次将两个元素绑定在一起：一个元素是限定词短语“ the ship”，另一个元素是“ sinks”，这就导出了一个具有层级结构的句子：“The ship sinks”（“船沉了”）。递归、一遍又一遍地应用这种运算，就可以生成无限个任意长度的句子，并使其在头脑中进行表征。正如我们将看到的那样，同其他更复杂的句法加工过程一样，基本的合并运算在人脑中有一个明确的定位。 不过，一般而言，语言是一个将结构化的单词序列映射到意义之中的系统。这种映射要求我们不仅识别句子中单词的句法关系，还要识别单词的意义，从而确定“谁对谁做了什么”。与句法和其严格的规则相反，对于单词和其意义的表征不易在神经生理学上进行考察，这也许是因为每个单词有两种类型的语义表征：一方面是语言-语义（linguistic-semantic）表征；另一方面是概念-语义（conceptual-semantic）表征（Bierwisch，1982）。由于有部分重叠，这两种表征形式在实证上难以区分。与包含所有视觉、触觉、嗅觉和情景联系的丰富的概念-语义表征相比（Collins & Loftus，1975；Miller，1978；Jackendo.，1983；Lako.，1987；Pustejovsky，1995），语言-语义表征仅限于与语言相关的部分，因此尚未被细化（Bierwisch，1982）。根据这一观点，语言-语义表征只包含一个概念-语义表征信息的子集，仅满足构建语法正确且可解析的句子的需要。 这在心理学和神经科学上意味着什么？请考虑句子“ He sits on a chair”（“他坐在椅子上”）中的单词“ chair”（“椅子”）。为了加工这个句子，语言-语义表征，即椅子是“可以坐的东西”，就已足以理解这一句子。概念-语义表征则包含更多信息，可能包含在不同历史背景下以及个体情境中世界上所有可能的椅子形式。据此，相比语言-语义表征，概念-语义表征甚至可能包括个体的情景记忆，例如，“这是我上周在博物馆看到的那把椅子”。由于个体间概念-语义表征存在巨大差异，可以想见概念-语义的大脑基础没有语言-语义表征那样具有明确的范围。 a因此，要掌握一个词的全部意义，往往需要囊括核心语言系统之外的其他方面，如说话人的意图和/或说话人所处的情境或文化背景。考虑到这一点，至少在初次尝试时，理解有时会失败不足为奇，但令人惊讶的是人际交流大多时候是成功的。 0.3 语言作为一个大脑系统 大脑本身是一个非常复杂的系统，如何描述语言功能与大脑之间的关系仍然是一个很大的挑战。大脑由灰质和白质组成。灰质由大约1000亿个神经元组成，它们通过数万亿个突触相互连接。每个神经元都有许多连接，通过这些连接接收来自其他神经元的信号（这些连接就是树突），神经元也通过一些连接将信号传递给其他神经元（这些连接是轴突）。轴突通过突触与其他神经元接触，在突触中信号通过神经递质实现传递。相反，白质几乎没有神经元，由纤维束组成，这些纤维束通过短程纤维束连接邻近的脑区，或通过长距离纤维束连接较远的脑区，以保证这些区域之间的联系。在它们的成熟状态下，这些纤维束被髓鞘包裹，髓鞘起着绝缘作用，能使信号快速传播。灰质和白质是包括语言在内所有认知能力的基础。 然而，我们尚无法完全了解大脑的功能。这对所有不同的神经层次都是如此：从单个神经元和它们之间的沟通到局部回路乃至宏观回路，神经元集群甚至整个脑区都在进行交流。不过，在过去的几个世纪和几十年里，我们关于大脑的知识有了相当大的增长，这使我们能够初步描述神经语言网络。今天，我们可以从与语言相关脑区的不同神经科学水平上将数据汇聚起来，这些水平涉及从细胞和分子水平到神经回路水平，再到系统水平，系统水平由相隔较远的脑区组成的更大神经网络所代表。所有这些层次的分析应该可以引出一个关于人类大脑中语言的生理综合观。 0.3.1 语言-大脑关系简史 在历史上，Franz Gall（1758—1828）是**个提出认知功能和大脑特定区域之间存在联系的人，他假设语言位于左侧额叶。1836年，Dax发表了一次演讲，其根据对大脑左半球损伤导致的语言障碍的观察，认为左半球与语言有关（Dax，1836）。对语言确实在大脑特定部位进行表征的首*有记载的实证证据是19世纪晚期的一个临床案例。这一著名的病例是法国科学家 Broca的病人。据描述，这位患者在语言产生方面存在严重缺陷，因为他只能发出“ tan”这个音节。 Broca很好地描述了这个患者的语言行为，但为了报告语言与大脑的关系，当时的神经科医生不得不等到患者死后进行大脑尸检。在尸检中，神经科医生在死者的左侧额下回发现了“ Tan先生”的脑损伤区域，该区域在今天被称为 Broca区（Broca，1861）（图0.1）。若干年后，来自弗罗茨瓦夫的 Carl Wernicke描述了一些语