通過fNIRS確定：出生一天的新生兒使用不同腦半球處理母語和非母語

01

研究背景

大量的研究已證實(shí)，在成年人中，語言的接收與表達(dá)都主要由大腦的左半球負(fù)責(zé)，但并不清楚這一現(xiàn)象是人類天生的、還是在后天逐漸形成的。一些實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在幾個(gè)月大甚至剛出生的嬰兒中，即使非常短期的母語接收經(jīng)歷也可以讓他們的大腦左半球區(qū)分母語和非母語；但這一發(fā)現(xiàn)在另一項(xiàng)研究新生兒的實(shí)驗(yàn)中并未被證實(shí)。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的目的在于研究新生兒剛出生不久時(shí)用于接受和處理母語（法語）和非母語（阿拉伯語，與法語有明顯韻律差別）時(shí)的大腦網(wǎng)絡(luò)。
 

02

研究方法
 

2.1、被試

研究共有27名有效被試，均為父母母語為法語的足月嬰兒；其中男性15人，女性12人，平均年齡為出生后28h。
 

2.2、實(shí)驗(yàn)材料

研究采用的聽覺刺激為一段《白雪公主》故事，分為20s的片段播放。故事由由一位女性的閱讀者分別使用法語（forward French: Ffwd）和阿拉伯語（forward Arabic: Afwd）錄制。聲音強(qiáng)度為64-76分貝；兩種語言所錄制的故事在聲音頻率上無明顯差別。除去正放的兩種語言的故事作為兩種刺激，另外兩種刺激為分別將法語（backward French: Fbwd）和阿拉伯語（backward Arabic: Abwd）錄制的故事倒放。
 

2.3、實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)在一個(gè)燈光昏暗的隔音房間里進(jìn)行。新生兒在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)處于睡眠狀態(tài)。14名嬰兒接收正放的聽覺故事刺激，剩余13名嬰兒接收倒放的聽覺刺激。每個(gè)試次組由3個(gè)同一語言錄制的聲音刺激片段組成（一個(gè)試次組中的具體時(shí)間分配見圖1）。每位被試嬰兒都將聽到6個(gè)法語和6個(gè)阿拉伯語的聲音刺激（正放或倒放）試次組交替播放。將會(huì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程小于80分鐘。

圖1. 一個(gè)試次組中的刺激和間隔的具體安排。
 

2.4、數(shù)據(jù)采集和處理

實(shí)驗(yàn)采用ISS Imagent血氧計(jì)，配備2個(gè)PMT檢測(cè)器和16個(gè)發(fā)光二極管，波長為690nm和830nm，頻率為110.0MHz。發(fā)光二極管通過貼片放置于嬰兒頭皮表面（圖2a），每個(gè)貼片包含8個(gè)光源（4個(gè)690nm和8個(gè)830nm）和一個(gè)水平排列的探測(cè)器。貼片位置位于顳葉，可檢測(cè)到韋尼克區(qū)和布羅卡區(qū)及其右側(cè)腦半球?qū)ΨQ區(qū)域的fNIRS數(shù)據(jù)。貼片通過柔軟、可調(diào)整的嬰兒專用頭帶固定（圖2b）。光強(qiáng)度（DC）、調(diào)制幅度（AC）、和相位數(shù)據(jù)使用Boxy（ISS Imagent）以19.5312Hz采樣率獲取。

圖2. 發(fā)射器和檢測(cè)器的放置方法。
 

DC通過P-POD軟件預(yù)處理。通過將每個(gè)值除以每個(gè)塊和通道的時(shí)間點(diǎn)的平均值來標(biāo)準(zhǔn)化原始血液動(dòng)力學(xué)信號(hào)。數(shù)據(jù)針對(duì)血管脈動(dòng)的影響進(jìn)行了校正，隨后使用截止頻率為0.0512Hz的低通過濾器過濾。在血流動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)中，因?yàn)檠鹾涎�紅蛋白(HbO2)在嬰兒中具有最可靠的信噪比，所以選擇HbO2進(jìn)行進(jìn)一步分析。HbO2 濃度從刺激開始前 5 秒到刺激開始后 30 秒的變化在所有參與者的每個(gè)刺激條件下的無偽跡試驗(yàn)中平均。
 

03

研究結(jié)果
 

3.1 不同聽覺刺激條件下引起的左右腦半球的顳葉活動(dòng)的差異

研究結(jié)果顯示，正放的母語刺激在左腦顳葉激發(fā)了比右腦顳葉更顯著的腦部活動(dòng)，而正放的非母語刺激表現(xiàn)出相反的結(jié)果；倒放的母語和非母語刺激所激發(fā)的活動(dòng)程度在左右腦顳葉之間無明顯區(qū)別（見圖3）。

圖3. 不同聽覺刺激條件在左右腦顳葉區(qū)域引發(fā)的活動(dòng)
 

04

結(jié)論

本研究表明在新生兒出生的第一天，語言和語言的韻律屬性是并行處理的，且涉及不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。但需要進(jìn)一步的成人大腦研究來完全了解參與處理母語和非母語的神經(jīng)回路和腦半球特化。

Vannasing, P., Florea, O., González-Frankenberger, B., Tremblay, J., Paquette, N., Safi, D., Wallois, F., Lepore, F., Béland, R., Lassonde, M. and Gallagher, A., 2016. Distinct hemispheric specializations for native and non-native languages in one-day-old newborns identified by fNIRS. Neuropsychologia, 84, pp.63-69.

DOI: 10.1016/j.neuropsychologia.2016.01.038