《脑与语言认知 江铭虎》读书总结

《脑与语言认知 江铭虎》读书总结

一 语言的神经认知基础

神经认知语言学家兰姆认为，语言信息寄存于大脑神经网络的连通关系中，语言信息处理就是关系网络的激活过程[认知语言学概论 程琪龙2001]。这告诉我们语言信息确实存在于物质大脑中，语言信息的加工处理也在大脑中进行。本书P22指出，脑生理结构和现代认知心理学的研究表明：语言信号中的不同词汇与大脑相应处理区域相对应，信号空间具有相似特征的信号被反映到脑皮质相近区域时，大致保留了信号空间的概率分布特征和拓扑结构特征，即大脑有自动归类的功能。由于语言在大脑内部有一定的运作规律，语言信号与大脑皮层的对应不是杂乱无章的，这些神经生理学知识给我们研究脑与语言认知机制带来可能性。

目前普遍认为，大脑非语言功能区域相对对称的存在于大脑的两个半球之中，但语言区主要在大脑左半球，右半球则具有语调、音韵等的整合功能。当左半球运作受阻时，右半球可以承担左半球的一部分运作任务。如果左半球受损，右半球可以进一步发展以承担左半球的运作任务。但右半球替代左半球的发展趋势会随着年龄的增长而减弱[认知语言学概论 程琪龙2001]。

与语言相关的大脑功能区主要有运动性语言区、书写区、听觉性语言区和视觉性语言区，如图1所示。

图1 左半球人类大脑功能区域

1.1   从脑部病变患者展开的横向语言研究

[6.1 两半脑间的整合作用所掩盖的认知系统的模块组织P195]

通过研究胼胝体切除患者，表明口语和书面语的输出被独立的脑半球控制（左脑负责口语，右脑/左脑负责书写(左利手/右利手)）。作者还推测，支持书写过程的神经基质能够与支持口语的神经基质相分离—如果书写是一项人类发明的独立技巧，是从继承口语的基础上发展而来的。

[6.6 左脑半球的整体拓扑优势P209]

目前，人们对于大脑偏侧性理论持有不同的意见。作者通过实验证明，大脑左半球对于整体拓扑感知一致可靠的优于右半球。

[6.8 连接语言和工作的大脑机制 P215]

作者认为语言和动作的皮质系统之间存在信息流。每当动作和特定的语言处理之间发生联系时，针对语言和动作的皮质系统就产生了特定的连接。

[6.9 语言的脑部偏侧性程度决定单侧脑损伤的敏感性P217]

作者通过实验表明不同人的大脑左半球到右半球的语言偏侧性不同。语言表达双侧更为均衡的人在左脑或右脑受损后，他们的语言功能会保持相对不受影响。可以因为这些人那部分多余的、支持语言处理的神经网络在大脑两侧的分布更为均衡些。

[5.5 视觉词形处理中大脑半球不对称P163]

在视觉词形处理中存在大脑左半球优势。作者认为这个现象存在边界条件，即当新奇的视觉整体作为刺激时，左半球词汇处理优势会消失。视觉腹侧通路内是否有特定的脑区专门负责视觉词汇的识别还不清楚。

[2.7 语言由什么控制P56]

一般认为，语言功能由大脑皮质控制。大脑皮质下的尾状核控制不同语言间的转换，当语言处理不能依靠自动进程时引入受控进程。

1.2   从灵长类动物及语言进化角度展开的纵向语言研究

[1.4 灵长类动物下丘脑中与视觉、扫视相关的信号 P9]

作者认为猴子的各感官通路之间的感官处理通道中很早就发生了交互作用，多种感觉的融合可能是一低级而非专门高级的过程。

[1.5 大脑区别人类和非人类语法：功能的区域化和结构的连通性 P12]

人类语言是基于层次结构的序列，构成短语结构语法，由布洛卡区负责；非人类灵长动物只能处理临近元素的转移概率序列，构成有限状态语法，由额岛盖部负责。作者认为，处理句法的层次和递归是人类语言至关重要的一个方面。人类大脑由处理简单的序列转移功能的额岛盖部区域，发育出了计算层次结构的布洛卡区。

二 语言的产生及理解机制

普遍认为，语言是由一个可以存储词汇的词典和一种可以产生符合规则形式的语法体系所构成。涌现论认为语言是通过共享反复交流的实施者之中一套共同的规则集实现的。要识别一个词语，就是将一定的音位串和一定的语义联系起来。语言生成主要在大脑左半球完成，始于额叶（谋篇、动机概念区），终于躯体运动区（使发音器官发音或协调相关书写动作）。 [认知语言学概论 程琪龙2001]。

[1.9 从仿真的视角看词汇和句法的共同演变 P19]

关于语言系统的出现有两个著名的假说：天赋论相信语言是通过一种先天句法调节词语搭配发展而来。涌现论认为，人们先学会完整意义的发音表达，后通过连续出现的发音成分对整体进行分割，因此出现了合成的语言。

作者认为，语言中的文法规则更可能是由于语言的使用而产生的惯例化的结果形成的，而不是作为先天的特殊语法模块的结果而形成的。

[2.5 用功能磁共振成像对中英文单词处理方式的研究 P51]

汉语文字是象形表义文字，英文单词是字母顺序构成的文字。目前，对于不同语言是否使用不同大脑组织还没有统一定论。作者最后得出，当提示词产生时，即使用拼写不同的文本做提示词，阅读中文或英文会导致左脑半球内共同皮质区的兴奋。

[2.6 受文化影响而在大脑中形成的算数处理方式P54]

作者认为基本的文字和数字处理中存在不同的神经基质。汉语和英语使用者之间数字处理的大脑有差异。

[3.5 语句理解过程中语义系统内神经解剖学特性P73]

通过3种不同异常的功能磁共振成像结果，Kuperberg认为语义和句法处理由截然不同的认知神经网络完成。对生命属性的语义—主题和句法异常诱发P600（句法异常引起的ERP）效应，而对现实世界语用异常诱发N400（与概念异常相关的ERP）效应。

[4.3 语言理解的神经机制：对句法的挑战 P112]

Kuperberg认为，语言处理系统至少包含两条交互式的却又彼此分离的路线。即基于记忆的语义系统和形态句法系统。

[3.8 名词和动词的神经相关性的分离P90]

作者认为，有大量证据显示，除了基于普通语言神经网络之外，动词或名词由空间和（或）功能上不同的神经元集群处理。

[4.13 语言中的神经分离P140]

词汇是颞顶/颞内侧“陈述性记忆”系统的一部分，语法规则是由额基底神经核“程序性”系统处理的。

 

[5.2 潜在的汉语词汇处理的神经机制：功能磁共振成像]

由汉语独特的语言学特性可知，汉语的词义可能从拼写中直接获得而很少依赖语音调节。作者证明了汉语单字词的音和义的处理涉及不同的神经通路。

三 基于认知机制的计算模型相关研究

[1.9 从仿真的视角看词汇和句法的共同演变 P19]

作者通过模拟人类语言产生和理解机制，建立基于规则的计算模型描绘词法和句法的共同进化，验证了语言涌现说，表明了人类的语义知识是逐渐增长的。

作者认为共同的语言是通过共享反复交流的实施者之中一套共同的规则集实现的。模型假定施事者可以存储规则、获取规则（随机创作或者检测之前交流中意义-语音的重复模式得到规则的广义性）和与其他施事者交流。计算模型模拟两层的记忆系统，缓冲器存储先前获得的意义—语音映射，规则列表存储词汇规则（包括整体规则，综合含义和整体语音的映射 和合成规则，包括词组规则，也可理解为语法规则）。模型通过不同施事者的交流，生成自己的语言规则，通过模拟暗示和交流博弈形成反馈信号改进语言规则。

模型可以形象的理解为网络中有多个输入，每个输入有自己的先验整体规则，且可以对别的输入产生正负反馈。输入之间互相比较整体规则，通过正反馈产生新的语言规则，最终建立趋于稳定的合成语言。

[3.3 预测与名词含义相关的人脑活动P64]

脑成像研究显示，神经激活的不同空间模式与关于图像和文字的不同语义类别相联系。因此可以构造计算模型检测具体名词的fMRI活动。Mitchell等人由感觉运动动词定义中间语义特征，将特定名词输入映射到特征空间上，由fMRI检测的大脑体素位置激活作为输出，共同训练计算模型。

[3.9 基于认知机制的概念特征抽取和神经网络文本聚类P93]

作者通过大脑认知机制选择重要特征，试图利用语义信息改善神经网络性能。由于人对汉语名词、动词和兼类词的脑成像区域具有明显交叠，与SOM实验中弱化句法强化语义特征得到的映射结果相似。可以得出人脑对汉语的词汇信息的反应建立在概念和语义基础上（不同的是，英语的理解建立在句法和语法基础上）的结论。因此模型的特征应选择代表语义信息的特征。

[ACL2014 由大脑机制和文本含义构造的可解释的语义向量Interpretable Semantic Vectors from a JointModel of Brain- and Text- Based Meaning]

特征空间向量可以在高维空间中表示文本含义。通常特征空间向量是由大规模语料库训练的，本文作者在此基础上，加入一维大脑认知数据，即人在看到不同语义类别的名词时的大脑活动数据，来构造特征空间向量。