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NeuroImage:北师大丁国盛团队揭示中英双语者大脑状态动力学,为双语学习提供新视角

发布:2023-11-15    浏览:64 次

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语言处理动态的过程,它涉及各种网络模式、认知模式及多种计算,例如语音加工、语义加工、句法加工以及一些控制过程这一动态过程可以通过一组脑状态及其之间的转变来体现。先前的神经影像学研究揭示了双语大脑如何通过一个共享网络支持母语(L1)和第二语言(L2),然而,这个共享脑网络如何实现对L1和L2的处理仍然是未知的。


2023年10月15日,北京师范大学汤翔嵘硕士和丁国盛教授、刘兰芳副教授及其研究团队在NeuroImageIF=5.7)上发表了题为“Distinct brain state dynamics of native and second language processing during narrative listening in late bilinguals”的文章,该研究结合双语叙事理解任务和功能磁共振成像(fMRI)技术,从双语者大脑的时空模式出发,出并检验了双语加工的脑网络共享和动态性相异假设。



此研究招募了平均年龄为23.1±2.68岁的30名健康女性作为被试,她们L2习得的平均年龄为8.9±1.78岁。研究人员计算了单变量激活分析和时间变化层面的功能连接。

脑动态状态分析的图解示意


本研究通过计算自然叙事理解过程中大脑的功能连接,并利用主特征向量动态分析进行大脑状态建模。为了描述不同状态之间的关系和不同细节水平建模大脑状态,研究人员揭示了一个嵌套式的大脑状态系统,发现不同的大脑状态在脑区和网络水平上具有不同的拓扑组织。这表明在自然叙事理解过程中,双语大脑会持续进行动态重构,并调用多种典型的网络模式


大脑在不同层次上的动态状态

L1处理涉及更多的一体化状态和在一体化状态与分离状态之间的频繁转换,而L2处理涉及更多的分离状态和较少的转换。研究人员基于特征路径长度、全局效率、集聚系数和局部效率复杂网络指标,评估了各个大脑状态的所属类别并检验了每个状态在占有率上的语言间差异,发现整合状态更多出现于L1条件,而分离状态更多出现于L2条件。这表明在自然叙事理解过程中,双语大脑在L1加工中更多处于全脑信息整合的状态,而在L2加工中更多处于具有高度特异性的信息加工状态。

在占有率和切换频率方面的跨语言比较


研究人员比较了两种语言条件下的状态间切换情况。结果显示,L1条件的状态切换更加灵活。在成对状态之间的转移概率方面,L1条件下整合状态和感觉运动状态之间存在更高概率的双向转移,说明在L1加工期间,双语大脑具有更高效的动态配置,有利于有效进行大脑网络之间的信息沟通。


两种语言之间的状态转移概率比较

本研究采用了复杂认知的动态视角,揭示了在晚期双语者的L1和L2加工中存在一个大部分共享的整个大脑网络,但其大脑状态动态却有所不同。具体而言,在叙述理解过程中,L1加工与高效的整个大脑网络相关,表现为更多的整合状态和更大的转换灵活性,L2加工与一个具有更多分离状态和在晚期双语者中状态间转换灵活性有限的网络相关该研究为理解双语者在自然叙事理解中的动态过程提供了新的见解,同时揭示了语言学习和相关障碍的神经表征,并为双语语言学习提供了新视角。

参考文献
Tang X, Zhang J, Liu L, Yang M, Li S, Chen J, Ma Y, Zhang J, Liu H, Lu C, Ding G. Distinct brain state dynamics of native and second language processing during narrative listening in late bilinguals. Neuroimage. 2023 Oct 15;280:120359. doi: 10.1016/j.neuroimage.2023.120359IF: 5.7 Q1 . Epub 2023 Sep 3. PMID: 37661079.

资讯来源

https://mp.weixin.qq.com/s/jNLvHtXnbE10IPpuJWoywQ


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编译:李鑫曌

校审:展琳琳


全文完

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