嬰兒都是天生的語言學家南方周末

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剛出生的嬰兒的大腦就能分辨世界上全部約800個音素，這些音素串聯起來可以形成世界上任何一種語言中的任何一個詞語。（環球科學供圖/圖）

每個嬰兒都是天生的語言學家，短短几年時間內就從只會無意識地呀呀發音發展為可以口齒清楚地說出詞語和句子，其發展速度遠超出他在餘生中掌握其他任何一種複雜技能的速度。直到最近幾年，神經科學家才開始揭示出嬰兒大腦在這個驚人的學習過程中所發生的變化。

嬰兒擁有一項驚人而易逝的天賦，即快速掌握一種語言的能力。六個月大的嬰兒就可學會英語單詞的讀音，如果他們同時也接觸南美印第安人的蓋丘亞語（Quechua）和菲律賓的他加祿語（Tagalog）的話，他們也能不費力地學會這些語言的聲學特徵。到三歲時，兒童就能和父母、玩伴或陌生人進行對話了。

我研究兒童發展已將近50年時間，但至今仍然對兒童語言發展之迅速倍感驚異——兒童在短短几年時間內就從只會無意識地呀呀發音發展為可以口齒清楚地說出詞語和句子，其發展速度遠超出他在餘生中掌握其他任何一種複雜技能的速度。而直到最近幾年，神經科學家才開始揭示出嬰兒大腦在這個驚人的學習過程中所發生的變化，如何使兒童從一個咯咯發音的新生兒成長為極為迷人的幼兒。

剛出生的嬰兒的大腦就能分辨世界上全部約800個音素（也稱音位），這些音素串聯起來可以形成世界上任何一種語言中的任何一個詞語。但是，我們的研究發現，在半歲到一歲期間，嬰兒的大腦里有一扇神秘的門打開了，由此進入一個被神經科學家稱為「敏感期」的階段——在此期間，嬰兒的大腦已準備好上一堂關於語言魔力的基礎起步課程。

嬰兒的大腦開始學習母語母音的最佳時間在6個月左右，而開始學習輔音的最佳時間在9個月時。敏感期一般只持續幾個月時間，但是對於同時接觸第二語言的嬰兒來說敏感期會有所延長。兒童到7歲之前都可以迅速學會第二語言，並達到相當流暢的程度。

嬰兒先天所具有的語言能力並不足以使他說出最初的詞句「媽媽」和「爸爸」。在掌握語言這種最重要的社會技能的過程中，無數次地傾聽父母對他們說一種僅對嬰兒使用的幼稚口語——「父母語」（parentese）會很有幫助。父母語有著誇張的音韻變化，例如「你真是個乖——寶——寶——」，這種特徵為嬰兒學習母語的音調和韻律提供了每日所需的教程。我們的研究也解決了關於早期語言發展長期存在的一個爭論，即基因和環境哪一個更重要？研究表明，二者均起著重要的作用。

現在關於早期語言發展的知識已經積累到相當豐富的程度，這使得心理學家和醫生能夠發明新的工具來幫助具有學習困難的兒童。研究正在為一系列診療應用打下基礎，如通過記錄腦電波來了解兒童的語言能力發展是否正常、確定嬰兒是否有發生自閉症、注意缺陷或其他障礙的風險等等。未來的某一天，你在帶小寶寶到兒科診所進行例行的麻疹、流行性腮腺炎和風疹疫苗注射時，或許還能順便給小寶寶的大腦檢查一下。

嬰兒都是統計學家

我們之所以能夠設計出關於語言發展的測驗方法，是因為我們已經開始懂得嬰兒輕鬆掌握語言的機制。我的團隊以及其他團隊的研究表明，嬰兒在語言發展的最初階段使用了兩種學習機制：一種是通過心理計算（mental computation）來識別聲音，另一種則需要嬰兒高度融入社會。

嬰兒要學會說話，首先必須懂得他們所聽到的詞語是由哪些音位構成的。在所有800個音位中，構成一種語言的音位約有40個，嬰兒需要學會分辨這40個左右的音位才能學會說話，這要求嬰兒能夠覺察到語音間的細微區別。例如，「怕」和「爸」的讀音只有一個輔音的差別，意思卻完全不同。而同一個母音（如「a」）在不同人不同背景下以不同速度說出來又有很大的差別（如「Bach」和「rock」）。音位中的巨大可變性，正是蘋果Siri仍不能完美無缺地工作的原因。

我的研究和傑茜卡·梅耶（Jessica Maye）及其同事的研究（彼時她在西北大學）均證明，統計模式，即某種語音發生的頻率，對於嬰兒了解哪些音位最為重要起著關鍵作用。8～10個月大的嬰兒還聽不懂口語辭彙，然而他們對於音位的發生頻率——統計學家稱之為「分布頻率」——卻非常敏感。一種語言中最重要的音位就是最經常被使用的音位，例如在英語中，「r」和「l」這兩個音位是很常見的，它們出現在rake、read、lake和lead這樣的詞語中；而在日語中，類似於英語的「r」和「l」的音位也有，但不常見。實際上，日語的「r」音很常見，但在英語中卻很少出現（日語的「r」音介於英語的「r」和「l」音之間，所以日語詞raamen在美國人的耳朵聽起來更像是laamen）。

特定語音的統計頻率會影響嬰兒的大腦。在一項對西雅圖和斯德哥爾摩的嬰兒進行的研究中，我們監控了嬰兒大腦感知母音的過程，結果發現，不管是在西雅圖還是斯德哥爾摩，6個月大的嬰兒已經更注意母語中存在的母音了。此時，口語辭彙的影響已經深入到嬰兒的大腦中，影響著嬰兒大腦對語音的感知方式。

這個變化究竟是怎麼實現的？梅耶的研究表明，這個年齡的大腦具有必要的靈活性，可以改變嬰兒對語音的知覺能力。日裔嬰兒如果能聽到英語語音，他就能學會將英語中的「r」和「l」區分開。在母語為英語的環境中長大的嬰兒同樣也能學會區分日語語音特徵。看來，嬰兒在半歲到一歲期間所學習的語音就將成為其母語，而其他語言則被排除在外，除非嬰兒在此期間同時接觸多種語言。

童年期以後，特別是進入成年期，接觸一種新語言的語音就再也不能產生如此顯著的效果——到法國或日本去旅遊的人能夠聽到另一種語言的語音的統計分布，但是這種經驗卻再也不能改變聽者的大腦。這就是為什麼長大後學習第二語言特別困難的原因。

統計學習的第二種形式則可以幫助嬰兒學習、識別整個詞語。我們成人可以將兩個連續的詞區分開，但在連續的話語流中將詞語區分開的這一能力需要複雜的心理加工，因為進入我們耳朵的口語是連續不斷的語音流，不像書面詞語那樣存在詞與詞的間隔。

威斯康星大學麥迪遜分校的珍妮·扎弗蘭（Jenny Saffran）和她的前同事，現供職於羅切斯特大學的理查德·阿斯林（Richard Aslin）以及喬治城大學的埃利薩·紐波特（Elissa Newport）是最早發現嬰兒通過統計學習來掌握整詞語音的人。在上世紀90年代，扎弗蘭的研究組發表的研究表明，8個月大的嬰兒能夠根據音節與音節連續出現的概率來學會區分詞語單元，例如，在「pretty baby」（乖寶寶）這個片語中，「pre」和「ty」這兩個音節連續出現的概率就高於「pre」和「ba」相連出現的概率。

在實驗中，扎弗蘭讓嬰兒聽電腦合成的多音節無意義「詞語」，其中有些音節頻繁相連出現，而另一些音節很少相連出現。在這種人工語言中，嬰兒會更注意總是相連出現的音節，正是這種能力使他們得以識別出詞語。

上世紀90年代關於嬰兒統計學習能力的發現引起了很大的轟動，因為這提供了一個解釋語言學習的新機制。過去認為，嬰兒學習語言只與父母的條件作用（條件作用是指一個無關刺激由於與一個有意義的刺激反覆結合而最終轉變成一個有意義刺激的過程。例如，媽媽每次在給嬰兒餵奶時都說「奶——奶」，嬰兒慢慢就學會將「奶——奶」這個音與牛奶這個東西結合起來，知道了「奶——奶」的意思）以及關於辭彙使用正確與否的反饋有關，但其實在父母覺察到之前，嬰兒的學習就已經開始了。而我實驗室所進行的更深入的研究也有一個重要的發現，給統計學習理論敲響了一個警鐘：被動的聽並不是統計學習過程的前提條件。

嬰兒的大腦開始學習母語母音的最佳時間在6個月左右，而開始學習輔音的最佳時間在9個月時。（環球科學供圖/圖）

互動的學習

我們的研究發現，嬰兒不僅僅是處理神經演算法的計算天才。在2003年發表的研究中，我們讓來自西雅圖的9個月大的嬰兒聽漢語普通話，我們想知道，嬰兒能否憑藉統計學習能力學會普通話的音位。

這個實驗共含12次訓練，持續時間1個月。嬰兒被分為四組，一組嬰兒的老師母語為普通話，老師會與嬰兒一起在地板上讀書、玩玩具——當然，老師說的是普通話；另外兩組嬰兒也聽普通話，一組是看視頻上的人說普通話，另一組是聽普通話錄音；第四組是對照組，這組嬰兒不聽普通話，而是由一個美國研究生和嬰兒一起讀同樣的書，玩同樣的玩具，這位研究生講英語。

訓練結束後，四組嬰兒均回到實驗室接受心理測驗和腦活動監測，以評定他們識別普通話音位的能力。四組嬰兒中，只有聽真人說普通話的那組才學會了識別普通話音位，他們的成績甚至達到了聽父母講了11個月普通話的中國嬰兒的水平。

通過電視或錄音接觸普通話的嬰兒完全沒有學會識別普通話音位，他們的音位分辨能力與對照組嬰兒相當，後者正如預期的一樣，訓練前後的音位分辨能力沒有不同。

這項研究證明，嬰兒大腦的學習並不是一個被動的過程，而須以人際互動為前提，我稱之為「社會門控」（social gating）。該假說還可以擴展到其他物種，用以解釋它們學習溝通的方式：鳥兒學鳴叫的方式實際上與小孩子學說話的過程相似。

早先我和已故的加利福尼亞大學舊金山分校的艾莉森·杜普（Allison Doupe）比較了嬰兒和鳥類的學習。我們發現，對於兒童和斑胸草雀來說，出生頭幾個月的社會經驗是非常重要的。嬰兒和雛鳥沉浸在周圍年長者發出的聲音中，他們將自己所聽到的聲音存儲在記憶中，這些記憶調控著大腦的運動中樞，使之控制自己發出的聲音能與社區環境中頻繁聽到的那些聲音相匹配。

關於社會背景究竟是如何影響人類語言學習的，其具體機制仍未有定論。不過我認為，父母以及其他成人不僅提供了動機，也提供了必要的信息來幫助嬰兒學習。動機成分是由大腦中的獎賞系統所驅動的，具體而言就是在社會互動中能產生多巴胺神經遞質的腦區。我們課題組的工作已經表明，有多名嬰兒在一起時，嬰兒學習得更好，現在我們正開展研究來解釋這種現象的原因。

嬰兒通過注視父母的眼睛也可獲取關鍵的社會線索，有助於加快下一階段的語言學習——理解實詞的意義。華盛頓大學的安德魯·梅爾佐夫（Andrew Meltzoff）的研究表明，出生後頭兩年中，幼兒如能跟隨成人目光的指向，那麼他們所掌握的辭彙會比不能跟蹤目光移動的兒童更多。注視與說話之間存在的聯繫非常有意義，它在某種程度上解釋了為什麼僅僅收看訓練錄像是遠遠不夠的。

在接受真人訓練的那組中，嬰兒會注意到普通話教師在介紹物體名字時所注視的物體，這個細微的動作將詞語與它所指稱的物體聯繫起來。在今年7月所發表的一篇文章中，我們也表明，當西班牙語教師舉起新玩具並談論它們時，只有在教師和玩具之間來回看的嬰兒學會了這個詞語和音位，而只注意玩具與教師其中之一的嬰兒則沒有學會。這個例子說明了我的理論：嬰兒的社會技能是使語言學習得以實現的關鍵，或者說嬰兒的社會技能是語言學習的門控機制。

社會技能在早期語言學習中的作用，也可以解釋存在發展障礙（如自閉症）的兒童所遭遇的困難。自閉症兒童缺乏起碼的說話意願，他們更關注無生命的物體，而不能關注對於語言學習來說極為重要的社會線索。

嬰兒的專用語言

嬰兒學說話的能力不僅取決於傾聽大人的能力，也取決於成人對嬰兒說話的方式。研究者在觀察中發現，不論是在孟加拉國首都達卡，還是在巴黎、拉脫維亞首都里加，或者是美國西雅圖附近的圖拉利普印第安保留地，成人對兒童說話的方式均不同於對成人說話的方式，文化民族志學者和語言學家稱之為「嬰兒語」（baby talk），這在大多數文化中都存在。最初人們並不清楚嬰兒語是否會有礙語言學習，但後來大量的研究表明，「媽媽語」或「父母語」（嬰兒語的新叫法）其實有助於嬰兒的學習。父母語其實並不是新名詞，古羅馬句法學家瓦羅（Varro，公元前116－27年）就指出，某些簡化詞只在對嬰幼兒說話時才會出現。

我的團隊、哈佛大學安妮·弗納爾德（Anne Fernald）的團隊以及賓夕法尼亞大學莉拉·格萊特曼（Lila Gleitman）的團隊考查了父母語中能吸引嬰兒的那些聲音——音頻較高、語速較慢、聲調比較誇張的聲音。我們發現在面臨選擇時，嬰兒會選擇聽用父母語講的短錄音片段，而不是同一個母親對其他成人說話的錄音。高音調似乎更能吸引嬰兒，能夠抓住並保持嬰兒的注意力。

父母語誇大了聲音間的區別，使得一個音位與另一個音位彼此很容易被區分開。我們的研究表明，誇張的言語有助於嬰兒將這些聲音存儲到記憶中。在近期的一項研究中，我的研究小組中的納伊蘭·拉米雷斯－埃斯帕薩（Nairán Ramírez-Esparza，現在供職於康涅狄格大學）讓嬰兒在家裡全天佩戴安裝在輕質背心上的高保真微型磁帶錄音機。錄音讓我們進入了兒童的聲音世界，研究表明，如果父母對嬰兒用父母語說話，那麼一年以後他們所掌握的單詞數是父母未頻繁使用嬰兒語的嬰兒的兩倍多。

大腦里的標記

研究兒童發展的腦科學家則看到了一種新的令人興奮的前景：隨著關於兒童早期發展的知識日益增長，或許可以通過識別腦活動的標記（稱為「生物標誌物」），來篩查可能存在語言學習困難的兒童。我的研究團隊近期開展了一項研究，讓2歲自閉症譜系障礙患兒聽已掌握的詞和不熟悉的詞，同時記錄他們的腦電活動。

我們發現，兒童在聽已掌握的詞語時，腦電反應中一種特定模式出現的幅度可以預測他們在4歲和6歲時的語言和認知能力。這些測量還評估了兒童向他人學習的成功率。結果顯示，如果幼兒具有在社會中學習詞語的能力，這就預示著兒童的整體學習能力較好。

測量嬰幼兒認知發展的前景正變得越來越樂觀，因為我們擁有了評定嬰幼兒語音感知能力的新工具。我的研究團隊已開始使用安全而無創的大腦成像技術——腦磁圖（MEG）來研究大腦對言語的反應。該設備包括306個超導量子干涉裝置（SQUID）的探測器，安裝在一個看起來像干發機的儀器內。當嬰兒坐在裡面時，探測器可以測量兒童的大腦在聽到言語時相應神經元放電所產生的微弱磁場。通過MEG研究，我們已經證明，大腦中存在一個關鍵的時間窗口，在此期間，嬰兒似乎是在進行一場心理綵排，準備說他們的母語。

雖然MEG對於社區門診來說過於昂貴且不便使用，但這些研究確定了語言學習中的生物標誌物，這為將來在大學實驗室之外使用廉價的攜帶型探測器來開展MEG測量鋪平了道路。

如果能發現語言學習的可靠生物標誌物，那將有助於確定兒童的發展狀況——是會正常發展，還是可能患上與語言相關的早發障礙（包括自閉症譜系障礙、閱讀障礙、脆性X綜合征以及其它障礙）。通過認識人類大腦獨有的語言能力及其具有可塑性的具體時間區間，我們應該就能儘早開展治療，以便改變兒童未來生活的進程。

（Scientific American中文版《環球科學》授權南方周末發表，陳萍翻譯）