点击显示 收起
【关键词】 语音韵律
作为语言的物质载体，语音韵律对完成交际功能至关重要。近年来，随着句法、语义加工研究的不断深化，研究技术手段逐步提高。既可通过对脑损伤失语症病人临床观察和相关实验的评测，将其语言能力的非正常表现与病灶部位相联系，从而推断出与语音、韵律相关的脑区功能；又可采用先进的脑成像技术，直接对认知活动中脑区的变化情况进行准确的空间定位和时间历程分析，反映出机体认知功能的信息。下面我们在言语病理学的背景下就现阶段语音韵律加工的相关脑区及其加工机制的研究进行梳理和总结。
1 语音加工的脑区机制
1.1 语音加工的失语症临床依据 韦尼克失语症(Wernicke's aphasia)和经皮质感觉性失语症(transcortical sensory aphasia, TSA)是与听觉言语理解障碍相关联的两种典型的失语症。高素荣（1997）测查了6例经皮质感觉性失语并深部失语患者，其中5例均累及左顶皮质（颞顶、顶枕），1例为丘脑病变［1］。Hickok(2000)［10］则对这两种失语症症状进行了总结，认为TSA并不是由言语感知能力障碍引起的，其听觉理解困难应是音位后期加工有障碍，这说明颞-顶-枕相接组织可能涉及到听觉理解的语音后期加工层面，进而认为韦尼克失语症病人的音位感知能力受到损伤，但程度较轻，并由此推断颞叶后上部是语音感知加工重要的神经基质。
失语症病人的研究反映出语音加工最重要的神经基质是颞叶，尤其是颞上回，以及颞-顶-枕相接组织，应该说造成语音加工困难的原因有二：一是语音感知加工能力的损伤。熊汉忠等（2004）对1例左顶叶病变（缺血性改变）引起的传导性失语症患者进行研究发现，患者在图形命名中出现大量语音错误，非词复述严重受损，由此认为患者语音加工损伤并不是因语音输出损伤造成的，而是由词语后加工受破坏引起［2］； 二是语音输出能力的损伤。高素荣（1997）也对6例经皮质感觉性失语并深部失语患者进行了补充性的阅读检查，认为患者可通过视觉加工激活词义系统，但在字位-音位转换中存有缺陷，所以不能选择正确的语音［1］。Fiez(1998)分析了语音性难语症(phonological dyslexia)的32例脑区损伤病例，仅有3例损伤牵连额叶，其他29例的受损脑区都集中于顶页和颞叶皮层以及枕叶皮层［3］。 Burton（2001）指出理解障碍失语症病人病灶主要在左侧颞上回后部，可导致语音加工困难。［4］
以上研究说明引起TSA理解障碍的相关受损脑区是颞-顶-枕相接组织，而颞上回或颞上回后部的全部和大部分脑区则大多完好。
1.2 语音加工的脑区定位 通过汉字阅读实验，Fu等（2001）认为语音加工激活双侧额下回（BA44/45附近），双侧额中回（BA9/46），左侧顶小叶前部（BA47），双侧顶小叶下部（BA40）［5］。 同样针对汉语语音加工， 彭聃龄等（2003）认为左侧顶叶下部和颞上回(BA40/39/22),左侧枕中回(BA18/19),右侧枕下回(BA18/19),以及左中央前回(BA6)是主要的脑激活区［7］，Luo等（2004）结论则是左侧运动前皮层，左侧额中/下回，辅助运动区，左侧颞顶区，并认为左侧额下回腹侧和颞顶皮层相协助，操控语音的获取。Zhang等(2004)使用汉语复合词为刺激材料对语音加工回路进行探测，认为左侧前额下回具有功能性分离，前/下部与语义加工相关，后/上部与语音加工相关［6］。 该结论得到了相关研究的进一步证明［8］， Booth等（2006）实验探测的汉语词汇阅读时语音加工回路在额叶下/中回的后背侧（BA9/44），顶小叶下部（BA40），梭状回中部，认为左侧颞中回与语音信息的表征有关，左侧顶小叶下回与字形-语音转换相关。［9］
总的说来，通过研究，脑空间定位的研究结果与失语症患者的临床研究结论相吻合，主要涉及颞叶，且与顶枕区相协调进行加工，构筑了颞-顶-枕语音加工的工作网络。
1.3 语音加工的神经网络 在言语感知中会牵涉两条不同的加工路径：一是腹部路径，涉及颞-顶-枕相接处附近的皮层，以声音为基础的言语表征与更广泛的负责感知表征的皮层相连接起到重要作用；二是背侧路径，包括顶下回和额叶区域系统，在需要明确通达某个亚词汇言语片段(sub-lexical speech segment)的实验中起重要的作用。［10］当然，由于加工任务的不同，也会涉及其它脑区。可见，双侧颞上回后部是构建以声音为基础的言语表征的主要神经基质，颞上回将获得的不同表征层面和分析层面的不同信息进行组构。［11］
2 韵律加工的脑区机制
2.1 韵律加工的脑功能区 韵律加工的失语症临床研究发现脑功能区主要涉及右半球皮层。Bryan(1989)实验发现，当音段信息(segmental information)减少，判断时对于语调曲供信息的依赖性增强时，右半球损伤病人对其实验任务的完成远远差于左半球损伤病人；当音段信息保留时，情况相反，这说明右半球主要负责相关句子层面语言的韵律加工［12］。 Robin(1990)发现左侧听觉皮层损伤病人对于完成感知时间信息(temporal information)的实验任务完成较差，却能很好地完成涉及感知频谱信息(spectral information)的实验任务；右侧听觉皮层损伤的病人完成情况则相反，由于语音加工侧重于时间的分析，韵律加工侧重对频谱的分析，所以语音加工具有左半球偏侧化，韵律加工具有右半球偏侧化［13］。 Liang(2004)对操汉语的左半球损伤病人进行研究，发现该类病人的元音感知存在缺陷，但对词汇声调的感知完好［14］。 另外Law（2001）对于操广东话的脑损伤病人的研究［15］及刘丽等（2004）对普通话声调加工实验也都得到相似结论［16］。
脑功能成像研究进一步把韵律加工的相关脑区定位在额下回、颞上回以及顶枕区，但仍有争议。因为根据脑成像的研究结果显示韵律加工时大脑左右半球均有激活。此外，方至等（1998）对汉语声调知觉的ERP研究同样表明，汉语声调的阳平和上声的知觉有微弱的右脑优势,而阴平和去声的知觉没有单侧优势,声调因其音高曲线变化率的差异而有不同的加工机制。［17］
2.2 基于声学特征的韵律加工模型 言语声音（包括韵律）的感知加工与复杂的听觉刺激的感知加工应该是相同的，也就是说非语言声音的加工和言语声音信号的加工具有一致性。对于非语言声音信号我们可以从时间长度、变化快慢、频率高低等方面进行加工分析，因而韵律加工（词语重音、声调、语调）和语音（音位、音节）是依据声学特征的不同从而加工也有差异。具体有以下几种：
（1）以频率高低为划分标准的模型［18］。 所有的感知都起始于对刺激频谱表征的分析，通过注意力过滤（an attentional filter）来决定相关信号分析的频率域，然后对这一频率域进行感知加工。
（2）以时间长短为划分标准的模型［19］。 语言信号输入的初始表征阶段，左右半球呈现出加工的对程性，然而超过这个初始表征期言语信号不同的时间长度特点使左右半球呈现加工的不对称性，处于长时整合窗口，低频率的韵律加工处于右侧化；处于短时整合窗口，高频率的音位加工处于左侧化。［20］
（3）以时间和频谱为划分标准的模型［21］。 左半球调节时间信息，右半球调节频谱信息，音位加工与韵律加工相比，音位为快速转变的宽频带的声音表征，因而对于时间上的分析要求较高，韵律具有转变速度较慢的声学特点，加工要求频谱的分析较多，左半球、右半球分别具有时间上分析和频谱分析的不同优势特点，因而音位加工呈左侧化，韵律加工呈右侧化。基于韵律声学特征的模型虽有差异，但都认为大脑右半球负责韵律的加工。
3 结论
以颞上回后部为主的颞-顶-枕神经工作网络应该是与语音韵律加工关系最为密切的，韵律加工主要在大脑右半球进行，但是当韵律具有语言功能时，可能会通过胼胝体转移至左半球进行加工。韵律加工偏侧化是研究大脑两半球对于语言加工协同工作的一个窗口，这一问题尚有待进一步研究。
【参考文献】
［1］ 高素荣.经皮质感觉性失语患者的深部失读［J］. 中华神经科杂志，1997，30（6）：328-330.
［2］ 熊汉忠，柏晓利，韩在柱，等.失语症患者图形命名中语音错误的产生机制［J］.中国临床康复，2004，8（13）：2490-2491.
［3］ Fiez JA,Petersen SE.Neuroimaging studies of word reading.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，1998，95：914-921.
［4］ Burton MW.The role of inferior frontal cortex in phonological processing. Cognitive Scie nce，2001，25：695-709.
［5］ Fu S, Chen Yiping, Iversen S, et al. Semanticand phonologicalprocessingin Chinesecharacter reading: a fMRI study［J］. NeuroImage，2001，13：532.
［6］ Zhang JX, Zhuang J, Ma Lifei, et al. Semantic processing of Chinese in left inferior prefrontal cortex studied with reversible words［J］.NeuroImage，2004，23：975-982.
［7］ 彭聃龄，徐世勇，丁国盛，等.汉语单字词音义加工的脑激活模式［J］.中国神经科学杂志，2003，19（5）：287-296.
［8］ Dong Y, Nakamura K, Okada T, et al. Neural mechanisms underlying the processing of Chinese words: An fMRI study［J］. Neuroscience Research,2005,52:139-145.
［9］ Booth JR, Lua D, Burmana DD, et al. Specialization of phonological and semantic processing in Chinese word reading［J］. Brain Research,2006,1071:197-207.
［10］ Hickok G, Poeppel D.Towards a functional neuroanatomy of speech perception.Trends in Cognitive Sciences,2000,4:131-138.
［11］ Poeppel D.New approaches to the neural basis of speech sound processing: introduction to special section on brain and speech. Cognitive Science,2001,25:659-661.
［12］ Bryan K.Language prosody and the right hemisphere.Aphasiology,1998,3:285-299.
［13］ Robin DA,Tranel D, Damasio H.Auditory perception of temporal and spectral events in patients with focal left and right cerebral lesions.Brain and Language,1990,39:539-555.
［14］ Liang J, van Heuven VJ.Evidence for separate tonal and segmental tiers in the lexicalspecification of words: A case study of a brain-damaged Chinese speaker［J］. Brain and Language,2004,91:282-293.
［15］ Law S-P, Or BA. case study of acquired dyslexia and dysgraphia in cantonese: evidence for nonsemantic pathways for reading and writing Chinese［J］. Cognitive Neuropsychology2001,18:729- 748.
［16］ 刘 丽,彭聃龄.汉语普通话声调加工的右耳优势及其机理：一项双耳分听的研究［J］.心理学报，2004,36(3):260-264.
［17］ 方 至，卢良岗，匡培梓.声调知觉的相关电位［J］.声学学报，1998，23(5)：466-472.
［18］ Ivry R, Robertson L.The two sides of perception, MIT. press,1998.
［19］ Dogil G, Ackermann H, Grodd W, et al.The speaking brain: a tutorial introduction to fMRI experiments in the production of speech, prosody and syntax［J］. Journal of Neurolinguistics,2002,15:59-90.
［20］ Poeppel D.The analysis of speech in different temporal integration windows: cerebral lateralization as 'asymmetric sampling in time' ［J］. Speech Communication,2003,41:245-255.
［21］ Zatorre RJ, Belin P, Penhne VB.Structure and function of auditory cortex: music and speech. Trends in Cognitive Sciences,2002,6:37-46.
作者单位：江苏省语言科学与神经认知工程重点实验室，江苏 徐州 221116