语言习得的脑机制研究
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• 中国脑计划”的名称为“脑科学与类脑科学研究” （Brain Science and Brain-Like Intelligence Technology），主要有两个研究方向：以探索大脑秘 密、攻克大脑疾病为导向的脑科学研究以及以建立 和发展人工智能技术为导向的类脑研究。
“中国脑计划”主要解决大脑三 个层面的认知问题： 1）大脑对外界环境的感官认知， 即探究人类对外界环境的感知， 如人的注意力、学习、记忆以及 决策制定等； 2）对人类以及非人灵长类自我 意识的认知，通过动物模型研究 人类以及非人灵长类的自我意识、 同情心以及意识的形成； 3）对语言的认知，探究语法以 及广泛的句式结构，用以研究人 工智能技术。
• 李平表示，这一研究表明，学习新的语言可以重塑大脑，改变 重要脑区之间沟通的模式，使个体运用更高效、更灵活的脑神 经网络来加工新的信息。因此，从某种意义上来说，语言学习 不仅提升了学习者的知识技能，也锻炼了大脑，延缓了大脑了 衰老。
• 美国“大脑计划”实施一年后，美国科学家成 功给“整个大脑”做了图谱。
• President Obama is making new investments in the “BRAIN” Initiative — a bold new research effort to revolutionize our understanding of the human mind and uncover new ways to treat, prevent, and cure brain disorders like Alzheimer’s, schizophrenia, autism, epilepsy, and traumatic brain injury.
语言学学术前沿与创新
语言习得的脑机制研究
认知科学研究的几点趋势
• 认知科学的研究越来越广泛，并具有交叉学科的 特点：生物学、医学、认知心理学、神经科学、 语言学、计算机科学等
• 语言知识的组织和获得越来越依靠大数据，而不 是精细加工；
• 认知研究越来越注重实际应用：儿童阅读发展、 儿童阅读障碍治疗、脑病的治疗、老年性痴呆等
• 语言的认知与语言习得研究，包括母语习得和第 二语言习得；
• 语言习得的脑机制研究越来越重要，其中二语习 得的脑机制尤其受到关注。
美国总统奥巴马宣布“推进创新神经技术脑 研究计划”（简称BRAIN计划或脑计划）
https://www.whitehouse.gov/share/brain-initiative
各国脑计划网站
• 美国的脑计划：http://braininitiative.nih.gov/
•
欧洲的大脑计划：https：//www.humanbrainproject.eu/
•
日本脑计划：http://brainminds.jp/en/
•
大脑连接组：http://www.humanconnectome.org/
• 美国国防部高级研究计划局、国家卫生研究院和国家科学基金会将在 2014财年预算中为该计划投入共计约1亿美元的研究资金。
中国脑计划
• 人类大脑大约有1000亿个神经元，它们如何连接以 及连接错误导致精神错乱或是出现严重的神经性疾 病，目前人类并没有弄清楚其中的奥秘。紧接着， 全球人口老龄化时代的到来，阿尔茨海默综合症、 帕金森综合症以及亨廷顿综合症等神经衰退性疾病 日益成为人类的健康负担，人类迫切地希望知道： 大脑是如何工作的。
Emergent Lexical Structures
关于研究方法
• 生理方法：ERP，核磁共振、CT、EEG、 MEG，扫描大脑，观察血流、血糖、水分 子等的变化。
回、角回、额下回都参与语音信息的加ຫໍສະໝຸດ Baidu、存储和整合，而
语义加工涉及左脑梭状回、颞中回、颞上沟、角回。
大脑锻炼说之争
• 学习新的语言会同时改变大脑的结构和功能，就像锻炼身体一 样，用得越多越强壮。美国宾州州立大学的李平（Ping Li） 教授的最新研究，
• 广东外语外贸大学“云山学者”李平教授和杨静博士“第二语 言词汇学习成功者的脑活动变化：一项功能性核磁共振研究” 中，23名美国大学生在六个星期的时间里连续学习了48个带 有声调的汉语词汇。与16名未参与学习的同年龄大学生相比， 训练后这些学习者的大脑功能活动发生了变化：大脑的语言区 有更为强烈的激活。对脑功能网络的有效 连接分析也显示， 优秀学习者的语言脑区之间沟通途径更多、连接更强。
神经元的显微图 和示意图
舒华（2008）
脑损伤语言认知障碍研究，心理科学进展 2008，16（1）：1~3
•
最近20年随着大脑语言认知理论的发展、功能核磁成像
技术的应用，语言功能和脑区对应的了解有了很多更新，远
远超出经典的布洛卡区（broca）/威尔尼克区（wernicke），
发现了大量与特定语言功能相对应的脑区。例如，左脑缘上
生理结构
脑叶和功能分区
脑细胞的分类与功能
神经细胞 （神经元）10%
130-1000亿 负责信息处理
树突 数多个小 负责信息接收 轴突 独个粗大 负责信息输出
胶质细胞 90% 为神经细胞提供营养与支持，像黏合剂 一样，将神经细胞固定。
很简单地推算出来，人的大脑相当于上千亿块或上 万亿块芯片。
http://www.tudou.com/listplay/iqg7xclVDh8/fQvU_hfO1P8xVhpr.html http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17637.html
学界震动不小
• 16年前我曾做过一个计算机模拟研究，其 中的知识存储网图就是类似情况；
• 验证了很多理论假设，特别是联结主义理 论，分布式表征（distributed representation）；
• 推翻了一些之前的假设，比如大脑的区域 化；
• 今后还能推翻什么？二语习得的模型？
字形聚类图邢红兵，2002
形声字模拟研究邢红兵，2002
training
training
testing
“中国脑计划”主要解决大脑三 个层面的认知问题： 1）大脑对外界环境的感官认知， 即探究人类对外界环境的感知， 如人的注意力、学习、记忆以及 决策制定等； 2）对人类以及非人灵长类自我 意识的认知，通过动物模型研究 人类以及非人灵长类的自我意识、 同情心以及意识的形成； 3）对语言的认知，探究语法以 及广泛的句式结构，用以研究人 工智能技术。
• 李平表示，这一研究表明，学习新的语言可以重塑大脑，改变 重要脑区之间沟通的模式，使个体运用更高效、更灵活的脑神 经网络来加工新的信息。因此，从某种意义上来说，语言学习 不仅提升了学习者的知识技能，也锻炼了大脑，延缓了大脑了 衰老。
• 美国“大脑计划”实施一年后，美国科学家成 功给“整个大脑”做了图谱。
• President Obama is making new investments in the “BRAIN” Initiative — a bold new research effort to revolutionize our understanding of the human mind and uncover new ways to treat, prevent, and cure brain disorders like Alzheimer’s, schizophrenia, autism, epilepsy, and traumatic brain injury.
语言学学术前沿与创新
语言习得的脑机制研究
认知科学研究的几点趋势
• 认知科学的研究越来越广泛，并具有交叉学科的 特点：生物学、医学、认知心理学、神经科学、 语言学、计算机科学等
• 语言知识的组织和获得越来越依靠大数据，而不 是精细加工；
• 认知研究越来越注重实际应用：儿童阅读发展、 儿童阅读障碍治疗、脑病的治疗、老年性痴呆等
• 语言的认知与语言习得研究，包括母语习得和第 二语言习得；
• 语言习得的脑机制研究越来越重要，其中二语习 得的脑机制尤其受到关注。
美国总统奥巴马宣布“推进创新神经技术脑 研究计划”（简称BRAIN计划或脑计划）
https://www.whitehouse.gov/share/brain-initiative
各国脑计划网站
• 美国的脑计划：http://braininitiative.nih.gov/
•
欧洲的大脑计划：https：//www.humanbrainproject.eu/
•
日本脑计划：http://brainminds.jp/en/
•
大脑连接组：http://www.humanconnectome.org/
• 美国国防部高级研究计划局、国家卫生研究院和国家科学基金会将在 2014财年预算中为该计划投入共计约1亿美元的研究资金。
中国脑计划
• 人类大脑大约有1000亿个神经元，它们如何连接以 及连接错误导致精神错乱或是出现严重的神经性疾 病，目前人类并没有弄清楚其中的奥秘。紧接着， 全球人口老龄化时代的到来，阿尔茨海默综合症、 帕金森综合症以及亨廷顿综合症等神经衰退性疾病 日益成为人类的健康负担，人类迫切地希望知道： 大脑是如何工作的。
Emergent Lexical Structures
关于研究方法
• 生理方法：ERP，核磁共振、CT、EEG、 MEG，扫描大脑，观察血流、血糖、水分 子等的变化。
回、角回、额下回都参与语音信息的加ຫໍສະໝຸດ Baidu、存储和整合，而
语义加工涉及左脑梭状回、颞中回、颞上沟、角回。
大脑锻炼说之争
• 学习新的语言会同时改变大脑的结构和功能，就像锻炼身体一 样，用得越多越强壮。美国宾州州立大学的李平（Ping Li） 教授的最新研究，
• 广东外语外贸大学“云山学者”李平教授和杨静博士“第二语 言词汇学习成功者的脑活动变化：一项功能性核磁共振研究” 中，23名美国大学生在六个星期的时间里连续学习了48个带 有声调的汉语词汇。与16名未参与学习的同年龄大学生相比， 训练后这些学习者的大脑功能活动发生了变化：大脑的语言区 有更为强烈的激活。对脑功能网络的有效 连接分析也显示， 优秀学习者的语言脑区之间沟通途径更多、连接更强。
神经元的显微图 和示意图
舒华（2008）
脑损伤语言认知障碍研究，心理科学进展 2008，16（1）：1~3
•
最近20年随着大脑语言认知理论的发展、功能核磁成像
技术的应用，语言功能和脑区对应的了解有了很多更新，远
远超出经典的布洛卡区（broca）/威尔尼克区（wernicke），
发现了大量与特定语言功能相对应的脑区。例如，左脑缘上
生理结构
脑叶和功能分区
脑细胞的分类与功能
神经细胞 （神经元）10%
130-1000亿 负责信息处理
树突 数多个小 负责信息接收 轴突 独个粗大 负责信息输出
胶质细胞 90% 为神经细胞提供营养与支持，像黏合剂 一样，将神经细胞固定。
很简单地推算出来，人的大脑相当于上千亿块或上 万亿块芯片。
http://www.tudou.com/listplay/iqg7xclVDh8/fQvU_hfO1P8xVhpr.html http://www.nature.com/nature/journal/v532/n7600/full/nature17637.html
学界震动不小
• 16年前我曾做过一个计算机模拟研究，其 中的知识存储网图就是类似情况；
• 验证了很多理论假设，特别是联结主义理 论，分布式表征（distributed representation）；
• 推翻了一些之前的假设，比如大脑的区域 化；
• 今后还能推翻什么？二语习得的模型？
字形聚类图邢红兵，2002
形声字模拟研究邢红兵，2002
training
training
testing