学习经验对母语和第二语言词汇神经表征的塑造作用

Lexical learning is critical for second language learning. Up to now, much research has investigated the neural basis of second language learning. However, those studies have two major limitations. First, they examined the neural mechanism of second language learning without taking the interaction between native and second languages into account. Second, most of them used activation-based analysis and consequently was not able to test how language experience shapes neural representations of novel words. To overcome those two limitations, the present study will use fMRI technology, artificial language training paradigm, and representational similarity analysis to examine three research questions: 1) how language experience shapes neural representations of novel words; 2) how second language experience shapes the neural pattern similarity between native and second languages; and 3) whether neural pattern similarity before training predicts novel word learning. The results of this study will help to reveal the neural mechanism of second language learning, further our understanding of the interaction between native and second languages, and provide new insights into our understanding of learning and brain plasticity.

词汇学习是第二语言学习的基础。一直以来，研究者在探索第二语言词汇学习的认知神经机制方面进行了很多尝试，但是这些研究一方面忽略了第二语言词汇学习中第二语言与母语的相互作用，而孤立地考察第二语言词汇学习的认知神经机制，另一方面使用传统的脑激活分析方法无法直接考察学习经验对词汇神经表征的塑造作用。为了克服已有研究的局限，本项目拟使用功能磁共振技术和人工语言训练范式，结合表征相似性分析，探讨如下三个问题：1）第二语言学习经验对第二语言词汇神经表征的塑造作用；2）第二语言学习经验对母语与第二语言之间表征相似性的塑造作用；3）学习前词汇神经表征相似性对词汇学习成绩的预测作用。对上述问题的探讨能够系统揭示第二语言词汇学习的认知神经机制，促进人们对母语和第二语言相互作用机制的认识，并为理解学习与脑可塑性关系提供一个新的窗口。

在第二语言学习研究领域中，一个非常重要的研究问题是学习经验如何影响语言加工的神经表征。到目前为止，很多研究探究了语言学习经验对母语和第二语言学习以及加工的认知神经机制的塑造作用，但是这些研究一方面大多采用传统的脑激活分析而忽视了学习经验对词汇信息神经表征的影响，另一方面很少探讨学习经验对母语和第二语言词汇加工表征相似性的影响。因此，本项目使用功能磁共振成像技术(fMRI)，并结合人工语言训练范式和表征相似性分析方法，从短期和长期语言经验的角度，系统探讨了学习经验对母语和第二语言词汇神经表征的塑造作用，包括第二语言学习经验对第二语言词汇神经表征的塑造作用，第二语言学习经验对母语与第二语言之间表征相似性的塑造作用以及学习前词汇的神经表征相似性对词汇学习成绩的预测作用。结果发现，（1）第二语言学习经验会塑造第二语言词汇的神经表征，主要表现为，随着第二语言学习经验的增加，词汇加工相关脑区的活动显著增强，并且这些脑区的信息表征和第二语言的行为表现之间存在正相关；（2）第二语言学习经验能够显著调节母语和第二语言之间的神经模式相似性，表现为随着第二语言学习经验的增加，母语和第二语言在词汇加工区域的神经模式相似性增强，而在非语言加工区域的神经模式相似性降低，并且母语和第二语言词汇之间的神经模式相似性会受到词汇类型、语言间距离、语言情境等因素的调节；（3）学习前语言网络关键脑区（如左侧额下回和梭状回）的神经模式相似性可以预测第二语言的学习成绩。上述结果发表在12篇国际知名SCI期刊和2篇国内核心期刊上，相关应用成果获得广东省教育教学成果奖特等奖。这些系列研究证据表明，在第二语言学习过程中，第二语言词汇的神经表征表现出可塑性变化，并会与母语词汇在神经表征层面发生相互作用，为人们深入理解第二语言词汇的学习过程和神经基础提供了重要科学证据。