汉英双语者词汇产出和理解过程中双语控制中枢的有效连通性研究

Understanding the neural mechanism for bilingual language control is the key to the knowledge of bilingual cognitive processing and second language learning, and it provides theoretical frameworks to design effective second language education programs. The current project, following our previous works on effective connectivity of learning second language word and grammar rules, investigates the neural correlates and their interactions for Chinese-English bilingual language control during bilingual language production and comprehension. Using unified structural equation modeling, this study not only reveals the effective connectivity between brain areas for bilingual control, but also highlights the modulation effect of the direction of code-switching on the neural mechanism for bilingual language control. Furthermore, the current study also examines the influence of second language proficiency on the activation levels and effective connectivity patterns of brain regions key to bilingual language control, which may provide hints on how bilingual experiences shape the function of our brain. These explorations mentioned above, together with brain-behavioral correlation analyses in the current project, facilitate the understanding of the neural mechanisms for second language learning, bilingual language comprehension and production, and how learning shapes our brain. Our findings may shed lights on the current practice of second language teaching, brain health education and recovery from bilingual aphasia.

了解双语者语言控制的神经机制，是双语认知加工及第二语言学习研究领域的重点任务，也是设计高效外语教学方法的理论前提。本项目在前期第二语言人工词汇及语法学习的脑功能有效连通性研究基础上，以汉英双语者为切入点，通过使用功能磁共振成像（fMR)研究手段和基于统一结构方程模型的有效连通性分析方法，对双语者在语言理解和产生中双语控制的脑激活状态及重要脑区间的相互影响进行深入探索，并考察语码转换方向对该神经机制的影响。在此基础上，本项目进一步研究第二语言熟练水平对双语控制区域激活及有效连通性的影响，揭示第二语言学习及双语经验对脑功能的塑造。结合行为-脑关联分析，本项目研究结果有助于揭示第二语言学习的发展规律、双语理解和产出认知神经机制的差异和共性、学习经验对脑的塑造作用，为外语教学及脑的健康教育及治疗提供借鉴和启发。

了解双语者语言控制的神经机制，是双语认知加工及第二语言学习研究领域的重点任务，.也是设计高效外语教学方法的理论前提。本项目以双语者为切入点，通过使用功能磁共振成像（fMR)研究手段和基于统一结构方程模型的有效连通性分析方法，对双语者的语言控制的认知神经机制及其影响因素进行探索，具体包括：1）多语者语言转换的控制机制；2）第二语言熟练程度对多语者语言转换控制机制的影响；3）双语语境对多语者语言转换控制机制的影响；4）双语语境对多语者一般认知控制机制的影响。通过对汉英双语者、粤语-普通话-英语三语者的系统研究，揭示了多语者的语言控制网络为皮层-皮层下结构-小脑的回路。通过横向组间对比和纵向追踪研究，发现第二语言熟练程度对双语的激活状态，语言加工和语言控制的神经机制有显著的调节作用。研究言语情境对双语加工的影响发现双语者语言控制的神经网络可以随语言情境发生动态重组，左右脑区及前后脑区的功能连接有显著差别。最后本项目还发现言语情境对双语者的非言语控制机制也有重要影响作用，在熟练语境下，一般抑制控制网络偏右侧化，在非熟练语的语境下，抑制控制网络体现出对左侧语言区的依赖。本项目研究结果对于第二语言学习、双语加工、多语研究的理论有深化作用；在语言教育的实践中，对于语言学习、双语教育、语言训练科学指导作用；在语言障碍及多语者失语症的治疗中，对于相关脑区的保护及治疗有重要实践意义。