通过fNIRS确定：出生一天的新生儿使用不同脑半球处理母语和非母语

1.研究背景

大量的研究已证实，在成年人中，语言的接收与表达都主要由大脑的左半球负责，但并不清楚这一现象是人类天生的、还是在后天逐渐形成的。一些实验发现在几个月大甚至刚出生的婴儿中，即使非常短期的母语接收经历也可以让他们的大脑左半球区分母语和非母语；但这一发现在另一项研究新生儿的实验中并未被证实。这项实验的目的在于研究新生儿刚出生不久时用于接受和处理母语（法语）和非母语（阿拉伯语，与法语有明显韵律差别）时的大脑网络。

2.研究方法

2.1 被试

研究共有27名有效被试，均为父母母语为法语的足月婴儿；其中男性15人，女性12人，平均年龄为出生后28h。

2.2 实验材料

研究采用的听觉刺激为一段《白雪公主》故事，分为20s的片段播放。故事由由一位女性的阅读者分别使用法语（forward French: Ffwd）和阿拉伯语（forward Arabic: Afwd）录制。声音强度为64-76分贝；两种语言所录制的故事在声音频率上无明显差别。除去正放的两种语言的故事作为两种刺激，另外两种刺激为分别将法语（backward French: Fbwd）和阿拉伯语（backward Arabic: Abwd）录制的故事倒放。

2.3 实验流程

实验在一个灯光昏暗的隔音房间里进行。新生儿在实验进行时处于睡眠状态。14名婴儿接收正放的听觉故事刺激，剩余13名婴儿接收倒放的听觉刺激。每个试次组由3个同一语言录制的声音刺激片段组成（一个试次组中的具体时间分配见图1）。每位被试婴儿都将听到6个法语和6个阿拉伯语的声音刺激（正放或倒放）试次组交替播放。将会整个实验过程小于80分钟。

图1. 一个试次组中的刺激和间隔的具体安排

2.4 数据采集和处理

实验采用ISS Imagent血氧计，配备2个PMT检测器和16个发光二极管，波长为690nm和830nm，频率为110.0MHz。发光二极管通过贴片放置于婴儿头皮表面（图2a），每个贴片包含8个光源（4个690nm和8个830nm）和一个水平排列的探测器。贴片位置位于颞叶，可检测到韦尼克区和布罗卡区及其右侧脑半球对称区域的fNIRS数据。贴片通过柔软、可调整的婴儿专用头带固定（图2b）。光强度（DC）、调制幅度（AC）、和相位数据使用Boxy（ISS Imagent）以19.5312Hz采样率获取。

图2. 发射器和检测器的放置方法

DC通过P-POD软件预处理。通过将每个值除以每个块和通道的时间点的平均值来标准化原始血液动力学信号。数据针对血管脉动的影响进行了校正，随后使用截止频率为0.0512Hz的低通过滤器过滤。在血流动力学数据中，因为氧合血红蛋白(HbO2)在婴儿中具有最可靠的信噪比，所以选择HbO2进行进一步分析。HbO2 浓度从刺激开始前 5 秒到刺激开始后 30 秒的变化在所有参与者的每个刺激条件下的无伪迹试验中平均。

3.实验结果

研究结果显示，正放的母语刺激在左脑颞叶激发了比右脑颞叶更显著的脑部活动，而正放的非母语刺激表现出相反的结果；倒放的母语和非母语刺激所激发的活动程度在左右脑颞叶之间无明显区别（见图3）。

图3. 不同听觉刺激条件在左右脑颞叶区域引发的活动

4.结论

本研究表明在新生儿出生的第一天，语言和语言的韵律属性是并行处理的，且涉及不同的神经网络。但需要进一步的成人大脑研究来完全了解参与处理母语和非母语的神经回路和脑半球特化。

5.文献名称及DOI号

Vannasing, P., Florea, O., González-Frankenberger, B., Tremblay, J., Paquette, N., Safi, D., Wallois, F., Lepore, F., Béland, R., Lassonde, M. and Gallagher, A., 2016. Distinct hemispheric specializations for native and non-native languages in one-day-old newborns identified by fNIRS. Neuropsychologia, 84, pp.63-69.

DOI: 10.1016/j.neuropsychologia.2016.01.038