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user: 4. 总结与展望 综上，已有的研究运用不同的技术考察了双语经验对执行控制功能的时间进程和脑机制的影响，为我们了解双语经验对大脑的塑造作用提供了丰富、全面的证据。ERP研究细化了抑制控制过程，关注双语经验对不同加工过程的影响，脑成像研究则细化了大脑可塑性，发现双语经验对脑结果、脑区激活连接以及脑网络的影响。尽管关注的侧重点不同，但是两类研究的结果某些程度上互相印证，例如ERP结果表明双语经验影响冲突监控、反应抑制和刺激分类等过程，脑成像结果证实了这些脑区的激活和结构有所变化。 已有的ERP研究主要发现(见表1)，在完成执行控制任务时，双语者的N2、P3成分的波幅更大，潜伏期更短，说明双语者可以更高效地完成冲突监控和反应抑制、更迅速地进行刺激分类和所需的注意资源较少。但也有结果表明相对于单语者，年轻双语者完成Stroop任务时N2波幅更小，Simon任务时P3波幅更小，年轻双语者完成视觉go-nogo任务时P3潜伏期更长，老年双语者完成Simon任务时N2波幅更小，而研究者在讨论部分倾向于将这些与假设不一致的结果解释为双语优势，这表明可能存在双语优势的先验假设。这些ERP结果表明双语经验对大脑抑制控制的不同加工过程产生影响，但是这种影响并不像人们认为的一致，而且没有将脑电成分和行为做相关，很难定义是优势还是劣势，因此“双语差异”可以更加准确地概括这些结果。而且双语差异和任务以及被试的双语经验背景有关，也就是说不同的双语经验对不同的抑制控制能力影响不同。有意思的是，研究发现这些脑电成分的发生源主要在前额叶和前扣带回(Mathalon， Whitfield， & Ford， 2003; Veen & Carter， 2002)，这与有关的脑成像研究结果是一致的。 脑成像研究主要发现(见表2)，与单语者相比，在完成执行控制任务时(如Simon、Flanker和任务转换任务等)，双语者更强地激活了左侧前额叶(Aina et al.， 2013; Bialystok et al.， 2005; Garbin et al.， 2010; Gold et al.， 2013; Luk et al.， 2010)、前扣带回(Abutalebi et al.， 2012; Aina et al.， 2013; Bialystok et al.， 2005)、前辅助运动区(Abutalebi et al.， 2012)、尾状核(Aina et al.， 2013)等脑区。这些脑区在语言控制中也起到重要作用(Abutalebi et al.， 2012; Garbin et al.， 2010; Aina et al.， 2013)。这说明双语者更依赖于语言控制和非语言控制的共享脑区来解决非语言的冲突。近期的研究发现，长期双语经验还塑造着双语者的功能网络，使网络内部(Berken et al.， 2016; Grady et al.， 2015; Li et al.， 2015)、网络间的连接效率增强(García-Pentón et al.， 2014; Kousaie et al.， 2017)。在脑结构方面，与单语者相比，拥有长期双语经验的双语者(特别是老年双语者)在双侧顶下小叶(Abutalebi et al.， 2015)、左侧尾状核(Zou et al.， 2012)、双侧额中回、双侧中央前回、右侧颞上回(Olulade et al.， 2016)、颞极等脑区的灰质体积较大，在胼胝体、双侧纵向纤维束的上部以及右侧前额-枕纤维束和钩束的前部的白质完整性更高(Luk et al.， 2011)。对老年病人的研究发现，双语经验可以起到认知保护的作用，使遭遇更多病变(如更多的脑萎缩)的双语者依然保持一定的正常行为表现(Schweizer et al.， 2012)。和ERP结果一样，脑成像研究也出现了一些不一致的结果。例如有研究发现相比于单通道双语者，单语者相比于单通道双语者，单语者左侧小脑、双侧旁海马回、右侧颞中回的灰质体积较大，而双通道双语者没有灰质体积较大的区域；尽管与单语者相比，双语者这两个子网络之间的连接效率更高，但是子网络内部效率与全脑效率负相关。许多研究者将体积增大解释为神经保护，但是也有研究发现单语者在小脑等执行控制有关脑区的体积变大，因此还需要将脑指标与行为指标做相关分析。由此可见，双语经验的确对大脑产生影响，但是这种影响比较复杂，很难用优势或者劣势概括。 Table 1 Results and explanations of different task 作者(发表年) 被试年龄(岁) 任务 冲突来源 关注成分(反映的认知过程) 发现(双语者比单语者) Kousaie等 2012 24.2 Stroop/Simon /Flanker 字词本身读音/无关的空间信息干扰/分心刺激干扰 N2 (冲突监控) P3 (刺激分类/资源分配) N2波幅更小(Stroop) P3波幅更小(Simon) P3潜伏期更短 (Stroop & Flanker) Fernandez等 2013 21.6 听觉Go/No-Go 不频繁出现的nogo条件 N2 (反应抑制) P3 (认知抑制) N2波幅更大 P3波幅更大 Sulllivan等 2014 20.1 视觉Go/No-Go 不频繁出现的nogo条件 N2 (执行控制) P3 (执行控制有训练效应) N2潜伏期更短； P3波幅更大； P3潜伏期更短 Moreno等 2014 23.3 视觉Go/No-Go 不频繁出现的nogo条件 N2 (反应抑制) P3 (备选反应适宜性的监控) N2波幅更大 P3潜伏期更长 Morales等 2015 23.9 AX-CPT 不频繁出现的条件 线索阶段P3 (主动性控制) 刺激阶段N2和P3 (反应性控制) N2波幅更大 P3波幅更大 Kousaie等 2017 69.3 Stroop/Simon /Flanker 字词本身读音/无关的空间信息干扰/分心刺激干扰 N2 (冲突监控) P3 (刺激分类/资源分配) N2波幅更小(Simon) N2潜伏期更短 (Stroop & Flanker) P3波幅更大 (Stroop & Simonr) P3潜伏期更短 (Simon & Flanker) 表1. 不同任务脑电研究的结果和解释 Table 2 Results of different fMRI studie 作者(发表年) 被试类型 抑制控制任务 发现(双语者比单语者) Luk等2011 老年单语者和双语者 无 胼胝体、双侧纵向纤维束的上部以及右侧 前额-枕纤维束和钩束的前部的白质完整性较高 Abutalebi等2015 老年单语者和双语者 无 双侧顶下小叶灰质体积增大 Abutalebi等2015 老年单语者和双语者 无 扣带回前部的灰质体积增大 Schweizer等2012 患有AD的老年单语和双语者 无 AD患者的颞叶内侧有更大的萎缩， 但两组被试的行为没有差异 Mechelli等2004 早期双语者和晚期双语者 无 早期双语者在双侧顶下小叶的灰质密度 显著大于晚期双语者 Stein等2004 英语单语者 无 在瑞士学习5个月的德语后左侧额下回 和左侧颞叶前部的灰质体积增加 Schlegel等2012 英语单语者 无 实验组发现额叶与胼胝体膝部相交的 白质纤维束等10个纤维束完整性更高 Zou等2012 中年手语-口语双语者人 和口语单语者 无 左侧尾状核灰质体积增大 Olulade等2016 青年双通道双语者、 单通道双语者和单语者 无 相比于单语者，单通道双语者左侧枕中回、右侧颞上回、双侧中央前回、双侧额中回的灰质体积较大； 相比于单通道双语者，单语者左侧小脑、双侧旁海马回、右侧颞中回的灰质体积较大； 相比于单语者，双通道双语者没有灰质体积较大的区域； 相比于双通道双语者，单语者右侧中央前回的灰质体积较大 Garbin等2010 青年双语者和单语者 任务切换 更小的切换代价在双语者身上表现为左侧前额叶以及纹状体区域更强的激活，而在单语者身上表现为右侧前额叶更强的活动 Aina等2013 青年双语者和单语者 任务切换 双语者比单语者更强地激活了左侧额下回和左侧尾状核 Luk等2010 青年英语单语者和 英语-X语双语者 Flanker任务 单语者的Flanker效应主要表现在左侧颞极、左侧顶上区域等脑区，而双语者的Flanker效应主要表现在双侧额叶、颞叶、以及一些皮层下区域 Abutalebi等2012 青年的德语-意大利语双语者和意大利语单语者 Flanker任务 双语者的Flanker效应主要激活脑区有双侧前扣带回和左侧前辅助运动区等，而单语者则包括更广泛的激活区域；与单语者相比，双语者的Flanker行为效应和前扣带回的灰质密度等参数有更显著的相关关系 Bialystok等2005 青年法语-英语双语者、粤语-英语双语者以及英语单语者 Simon任务 双语者左脑的上部和中部颞叶、扣带回和上部下部额叶区域与更快反应时相关；单语者额中回与更快反应时相关 Gold等2013 老年单语者和双语者 任务切换 相比于老年单语者，老年双语者切换代价比率更小，但是年轻组没有显著差异；对于老年人而言，随着脑区激活增加，行为的表现为切换代价增大 Garcia-Pentón等2014 青年双语者和单语者 无 与单语者相比，双语者这两个子网络之间的连接效率更高，但是子网络内部效率与全脑效率的负相关，可能是双语劣势的原因。 Grady等2015 老年单语者和双语者 Simon任务 相对于单语者，双语者的默认网络和额枕控制网络有更强的功能连接；双语者额枕控制网络功能连接和任务状态下前额叶、顶叶的激活程度有更大的相关 Luk等2011 老年单语者和双语者 无 相对于单语者而言，年老的双语者白质之间连接更强；双语者白质之间连接性越强，与连接性较强的白质附近的前额叶建立功能连接的脑区就越多 Hosoda等2013 青年日语-英语双语者 (实验一)青年日语母语者 无 实验一发现额下回岛盖部，颞上回/颞中回， 尾状核的灰质体积与二语水平呈正相关；右侧额下回岛盖部和弓状束的白质整合度与二语水平呈正相关；右侧额下回岛盖部与尾状核的连接强度，与二语水平呈正相关。实验二发现右侧额下回岛盖部灰质体积、FA值以及右侧额下回岛盖部与尾状核的连接强度和二语提升量成正相关，但学习者逐渐淡忘二语后，大脑结构又恢复到原来状态。 Li等2015 中年手语-口语双语者 与口语单语者 无 相比于单语者，双通道双语者的背侧前扣带回和其他与说有关语言区(如左侧颞上回)的连接在任务态(图片命名)时更强，而在静息态时更弱。左侧尾状核与手语语言区(左侧颞枕下部，右侧顶上小叶，右侧顶下小叶)的功能连接更强 Berken等2016 青年同时双语者和顺序双语者 无 与顺序双语者相比，同时双语者双侧额下回间的连接、额下回与背外侧前额叶、顶下小叶、小脑等语言控制脑区的连接更强 Kousaie等2017 青年同时双语者和顺序双语者 无 相比于顺序单语者，同时双语者不仅有着更强的干扰抑制，而且默认网络和注意网络之间有着更大负相关 Liu等2017 青年早期高熟双语者 (AOA为3岁)和晚期 高熟双语者(AOA为6岁) 无 发现相对于晚期双语者，早期双语者语言网络有更高的聚类系数、全局和局部效度，更小的特征路径长度，更强的功能连接 表2. 不同脑成像研究的结果 这些研究绝大部分没有发现两组被试的行为差异，但这不能作为没有双语差异的证据，反而说明双语差异是个复杂的现象，和很多因素有关，需要在特定的条件下才能显现出来。首先和任务本身有关，对于一些较简单任务例如Simon、Go/No-Go任务，较难区分出两组被试行为的差异。其次是被试的年龄，年轻人处于认知巅峰时期，这种双语经验还没有到达可以影响认知的状态。随着年龄的增长，认知控制会显著的下降，使得这种影响表现出来。和传统行为研究相比，脑电和脑成像研究的被试量较少，个体差异较大因而不容易发现行为结果的组间差异。此外，行为指标的敏感性也是一个影响因素。对于同一批数据，研究者没有发现任务切换代价的组间差异，但是双语者切换代价比率更小。最后，个体差异也可能会影响双语差异，有研究没有发现语言经验的主效应，但是考虑了前扣带回沟的个体差异后发现：对于左侧化被试而言，双语者的Flanker效应更大；对于对称被试而言，单语者的Flanker效应更小(Cachia et al.， 2017)。 为了更好地理解双语经验对大脑执行控制功能的影响，研究者应采用不同任务和不同双语经验的被试。但是已有研究通常仅采用一种任务考察执行控制能力，这是不全面的。Miyake等人(2000)认为它至少包括三种基本的功能：抑制、转换和刷新；此外，即便是抑制这一种功能，也可以进一步区分为干扰抑制和反应抑制两个方面(Bialystok， Craik， & Ryan， 2006)。因此，为了全面探究双语经验对执行功能的影响，未来的研究应采用更多执行功能任务来全面刻画个体的执行控制功能。 双语经验本身是个模糊的概念，两种语言的开始时间、持续时间、相对熟练程度、暴露程度、相似度以及所在通道的个数都会产生影响。但是以往的研究大多数采用单通道顺序双语者(先后学习两种语言)和单语者的对比来考察双语经验的有无对执行控制功能的影响，但是有研究发现相比于顺序双语者，同时双语者语言控制脑区间的功能连接更强，脑网络之间有更大的负相关(Berken et al.， 2016; Kousaie et al.， 2017)。顺序双语经验可以推广到同时双语者身上吗？二者有什么不同？此外双语经验实际上涉及多种模态的语言，除了掌握的双语都是有声语言的单通道双语，还有掌握口语和手语的双通道双语，手语是视觉-运动通道，口语是听说通道。研究者发现双通道双语经验可以改变灰质体积和功能连接强度，但是单通道和双通道的经验对大脑的影响一样吗？具体差异在哪？背后的原因是什么？ 大部分研究对两组被试(如双语者和单语者)的智力、社会经济地位、工作记忆等能力都做了匹配，然后用一个指标来衡量双语经验。双语经验是个复杂的概念，除了年龄、熟练度等变量，还应该关注暴露程度、切换频率等因素，严格筛选被试和定义双语经验。Von Bastian及其同事(2015)为了全面地定义双语经验，用聚类的方法将L2的习得年龄、L2的使用情况以及L2与L1相对熟练程度这三个连续变量降维成一个指标来衡量被试的双语水平。除了横断研究，研究者还应该利用纵向研究，在一组被试中考察双语经验对于认知控制的影响，更好地排除其他因素对认知控制能力的影响。 许多研究发现相比于单语者，双语者脑成分波幅大小、灰质体积、功能连接强度等方面有差异，但是这种影响究竟代表了什么？不同方法得出的结果之间有什么联系，如何理解功能连接强度和激活大小之间的关系？如何解释这些不一致的结果？为了更好地说明这个问题，未来的研究除了以考察绝对值。还应该以相对值为因变量，并且将脑指标和行为指标进行相关分析，尝试整合不同方法得出的结果。其次，影响的具体过程是什么？一些纵向研究开始关注学习二语什么时候开始对大脑产生什么样的影响。还有研究者尝试提出一套理论，例如Grady假设终身双语经验先增强功能连接，进而导致完成有关任务激活的增加，最后表现为更强的抑制控制能力。但是这些假设没有考虑脑网络水平、基因等其他因素，未来的研究应从脑电以及脑成像的不同角度提出涉及基因和环境更完善系统的理论。 以往的横断研究只能表明双语经验和大脑执行控制的相关关系，无法确定谁是因谁是果：究竟因为原本就要脑指标上的差异，所以二语学得越好；还是因为二语学得越好，改变了大脑指标？要想探究因果关系，未来研究应采用经颅磁刺激或者经颅直流电刺激的手段进行纵向研究。 最后需要指出的是，虽然这些研究发现双语者和单语者在大脑非语言认知控制能力存在差异，但是背后的原因还不明确。大多数研究者认为熟练的双语者在日常生活中需要经常在两种语言之间进行切换，特别是双语产出过程的切换，更需要对两种语言进行监控。这种特殊的语言使用经验可能是引起认知控制机制的变化的原因之一。还有研究者提出原因可能是L2的表征。许多研究表明双语经验影响抑制控制脑区的结构和功能，但不能证明语言控制机制是影响的原因，只能说该机制有所参与。此外还有研究者试图从脑结构角度出发认为双语经验增强功能连接，进而导致完成有关任务激活的增加，最后表现为不同的抑制控制能力。未来研究需要探讨背后的机制来加深人们对双语差异的理解。