口語產生中的認知年老化及其神經機制*

楊 群 張清芳,2

(1中國人民大學心理學系,北京 100872) (2中國科學院心理研究所,北京 100101)

1 引言

在考察一個人是否掌握了一門語言時,通常會從聽、說、讀、寫這4個方面來進行測試。聽說讀寫基本概括出了心理語言學領域的研究對象：語言理解、語言產生、語言的獲得與發展。無論是國內還是國外,多數研究關注語言理解過程,而對語言產生過程關注甚少。語言產生過程指的就是人們利用語言表達思想的心理過程,包括從思想代碼轉換成語言代碼再轉換成生理的、運動的代碼,即利用發音器官或書寫器官發出指代某種意義的聲音(言語產生)或書寫形式(書寫產生)。一般認為,言語產生可以分為 3個過程,一是概念化(Conceptualization),確立說話的意圖和想表達的概念; 二是言語組織(Formulation),把要表達的概念轉換為語言形式; 三是發聲(Articulation)或書面形式的輸出(Levelt,Roelofs &Meyer,1999)。不言而喻,運用言語和文字進行交流不僅對人類的發展具有重大意義,而且對個體的發展具有極其重要的作用。

在口語產生研究領域,已有的實驗研究和老年人的日常自我報告都表明隨著年齡增長,與青年人比較,老年人在日常生活交流中存在更多的對于熟悉單詞不能成功提取的現象(Mortensen,Meyer,& Humphreys,2006)。也就是說,個體的語言表達能力存在隨著年齡增長發生衰退的現象。認知年老化指的是成人隨著年齡的增長,認知能力發生的一系列變化。一般認為,晶態智力(如詞匯的語義知識、知識經驗等)在成年后仍會隨齡增長,直到70歲以后才會出現顯著的衰退; 液態智力(如記憶、注意和推理能力等)則在成年早期達到高峰后即開始緩慢地下降,進入老年階段后衰退進程加快(李德明,陳天勇,2006)。在認知年老化機制方面,研究者重點關注的是加工速度(認知加工過程的快慢)、工作記憶(在認知加工的同時記憶信息的能力)、語義記憶、情節記憶以及執行功能在認知年老化過程中的作用(Park & Reuter-Lorenz,2009)。根據目前認知年老化的研究現狀,對于語言表達能力隨著年齡增長所發生的變化及其機制的研究甚少。

第六次人口普查的結果表明,我國已經進入老齡化社會,60歲及以上人口的比重占總人口的13.26%,達1.78億。21世紀的中國將是一個不可逆轉的老齡化社會,促進老年人的成功老化,提高其腦與心理的健康水平對社會的和諧發展和家庭幸福至關重要(董奇,2012)。盡管如此,我國心理學界對于成年及老年的發展問題相對忽視,迄今仍然是客觀現實(韓布新,朱莉琪,2012)。語言不僅是認知領域內影響個體發展的重要因素,而且在社會交往中發揮重要作用。老年人的理解能力與成年人相當,由于經驗的積累有時甚至比成年人更好; 但是老年人的語言產生能力卻表現出衰退,主要表現為言語產生速度降低,錯誤率提高(Shafto et al.,2014)?？梢?語言的認知年老化主要表現在言語產生方面。

2 口語產生中的認知年老化

與記憶等認知過程類似,人類的口語產生能力同樣隨著年齡的增長發生衰退。口語產生年老化研究主要集中于口語產生過程,年老化表現為：與青年人相比,老年人存在更多地提取單詞失敗的現象。在語篇水平上,研究者發現老年人更多地出現偏題言語(Off-topic Speech) (Burke,1997)。這是指老年人比青年人在交談或敘述中更容易產生一些與主題無關的想法或話題。在詞匯水平,通常采用圖畫命名和定義命名任務探索口語產生中的年老化現象及其機制。這兩類任務是典型的言語產生任務,圖畫命名中呈現一幅圖片要求被試說出圖畫名稱,定義命名中呈現一段描述性話語要求被試說出所描述的客體名稱。圖 1表示了口語產生中圖畫命名和定義命名任務中所包括的一系列加工過程：在看到一幅圖片或者一段有關某個客體的描述定義后,人們會經歷知覺激活(僅針對圖畫命名)、概念激活、詞匯選擇、音韻形式提取、語音計劃提取和發音。上述過程都可能隨著年齡的增長而出現認知年老化現象。已有研究表明,這兩類任務比語篇口語產生任務對年齡因素更為敏感(Mortensen et al.,2006)。老年人的圖畫命名潛伏期長于青年人(Morrison,Hirsh,Chappell,& Ellis,2002; Poon & Fozard,1978),且70歲以后人們命名圖畫的正確率會出現顯著地降低(Barresi,Nicholas,Tabor Connor,Obler,&Albert,2000)。在口語產生中,與青年人相比,老年人可能需要更多的時間再認客體和激活相應的詞匯概念,或者需要更多時間進行詞匯通達,包括了詞條選擇、音韻編碼、語音編碼和發音。在定義命名任務中,老年人知道和產生的定義名稱比青年人多,但是對于他們不知道的定義,老年人更多地報告TOT狀態(Brown & Nix,1996)。

圖1 口語產生的認知加工過程(Levelt et al.,1999)

認知年老化的理論爭論焦點之一為：年老化衰退是發生在所有認知過程中,或者僅出現在某個特定的認知過程中,如詞匯選擇。Salthouse(1996,2000)提出的通用衰減理論(General Slowing Theories)認為無論哪一個認知加工過程都會隨著年齡的增長出現衰退。因此,他們認為圖畫命名和定義命名中所包括的認知加工過程都會受到影響。與此類似,針對認知年老化現象,Zacks和 Hasher (1994)提出的抑制缺陷假說(Inhibition Deficit Hypothesis)認為,與青年人相比,老年人抑制無關信息的能力下降,因此出現了口語產生中的年老化現象。這兩類理論都認為口語產生中出現的年老化現象發生在所有認知過程中。與此相對,Mackay和 Burke (1990)以及Taylor和 Burke (2002)提出的傳輸缺陷假說認為與年齡相關的老化出現在某個特定的認知加工過程中。

下面我們主要論述年齡因素對口語產生各個階段的影響及其認知機制。

2.1 年齡是否影響口語產生中的語義提取階段？

老年人命名圖畫的潛伏期長于青年人,這可能是由于老年人和青年人對于圖畫名稱意義的激活程度不同導致的嗎？采用圖畫-詞匯干擾范式,Bowles (1994)變化與圖畫名稱存在語義相關或無關的干擾詞,發現老年人受到干擾詞的影響更大。更為關鍵的是,研究未發現年齡與干擾效應之間的交互作用,這排除了可能是抑制無關信息能力減弱導致潛伏期變長的可能性。因此,結果表明圖畫命名中所表現出的年老化效應反映了老年人一般性的認知加工過程的衰退或減弱。與此結論矛盾,Taylor和Burke (2002)采用類似的實驗設計發現老年人的語義干擾效應大于青年人,這表明在選擇特定的語義表征時老年人存在特定的缺陷,其缺陷可能僅僅發生在語義激活的水平(Tree & Hirsh,2003)。老年人語義干擾效應的增大反映出雖然他們整體加工速度變慢或衰退,但其損害在口語產生的詞條選擇階段更為嚴重。但是,最近 Diaz,Johnson,Burke和 Madden (2014)的研究發現,在對圖片進行語義和語音判斷時,老年人與青年人在語義判斷的結果中無顯著差異,在語音判斷任務中表現出顯著差異。

2.2 年齡是否影響口語產生中的音韻編碼階段？

2.2.1 舌尖效應(Tip-of-the-Tongue,TOT)

口語產生失敗最典型的例子之一就是舌尖效應。這是日常生活中每個人都經歷過的一種現象,主要表現為：說話者不能說出某個單詞,但是認為自己肯定知道那個單詞,覺得它就在自己的舌頭邊上,只是說不出來(Brown & McNeill,1966)。幾乎所有年齡段的人都會經歷TOT現象,但老年人更多地報告他們不能說出自己熟悉的詞語(Burke,MacKay,Worthley,& Wade,1991)。當人們經歷 TOT現象時,雖然不能確切地說出目標詞,但是卻能提供目標詞的一些信息,比如目標詞的首字母和末字母、音節的數量以及單詞的重音、與之發音相似的單詞(Brown,1991)以及單詞的句法特征(Vigliocco,Vinson,Martin,& Garrett,1999)。因此,TOT現象的產生是由于口語產生過程中的音韻編碼過程出現了問題引起的,大量研究表明年齡因素影響了口語產生中的音韻編碼階段。

老年人和青年人在TOT中所出現的錯誤特點不相同。MacKay和James (2004)分析表明老年人比青年人出現了更多的語音遺漏錯誤,例如,目標詞為 ribbed,老年人會說成 rip; 而青年人的錯誤則表現為語音替換,例如會將 ribbed說成tipped。老年人的語音遺漏錯誤表明他們在提取語音上存在困難,而青年人則是同時激活了多個語音。研究表明在年齡和教育程度相當的條件下,雙語者比單語者產生了更多的 TOT (Gollan &Acenas,2004)。

TOT的產生同時受到其它因素的影響,包括了詞性、詞的熟悉度、詞頻等。Burke等(1991)發現被試所報告的TOT現象中,62%為專有名詞,12%為物體名詞,23%為抽象名詞。這表明專有名詞比其它類型的名詞更容易產生 TOT,可能的原因是專有名詞無其它替代詞,而普通名詞可以用其它單詞替代。Rastle和Burke (1996)的研究發現專有名詞的熟悉度會影響TOT效應的發生次數。Harley和Bown (1998)發現頻率較低、鄰近字較少的單詞容易誘發TOT。老年人在提取專有名詞時更容易出現TOT現象,而在普通名詞的提取中未發現顯著差異,并在刺激老年被試的前額葉時發現,其專有名詞的提取成績顯著提高(Ross,McCoy,Coslett,Olson,& Wolk,2011; Benke,Kuen,Schwarz,& Walser,2013)。White,Abrams和 Frame(2013)對最常出現 TOT的專有名字進行研究,結果發現,在不同語義分類條件下,首音節啟動會促進(邊緣)TOT問題的解決,而在相同語義分類條件下,并無此結果。這說明雖然TOT受語義影響較小,但語義可以對專有名詞的語音啟動進行調節。同樣,困擾老年人的TOT問題也主要與語音的相關信息有關。

為探討TOT的發生機制及其與音節頻率的關系,Farrell和Abrams (2011)采用TOT的誘發范式對 TOT現象進行研究,結果發現,首音節頻率為低頻時,老年人與青年人表現出明顯的 TOT差異。不僅首音節頻率,目標詞的詞頻和家族大小也會影響TOT的產生。研究發現,低頻和家族較小的詞能夠誘發更多的 TOT,而且,家族本身的頻率也會對目標詞的提取產生影響,低頻比高頻的家族能誘發更多 TOT (Vitevitch & Sommers,2003)。目標詞的語音家族大小也可以影響其提取,并能產生兩種相反的效應：對正常老化的個體有抑制作用,但對有言語產生障礙的患者則起到促進作用(Sadat,Martin,Costa,& Alario,2014)。

被試本身具備的語言特點會影響TOT現象的產生。研究發現雙語者比單語者更容易出現TOT現象,其原因可能是受到語言間語義或語音水平的干擾,或者是因為雙語者使用任意一種語言的熟練度都低于單語者的熟練度(Pyers,Gollan,&Emmorey,2009)。Gollan,Ferreira,Cera和 Flett(2014)采用翻譯啟動任務,在對圖片進行命名之前,先呈現3種西班牙語的啟動詞(與西班牙語由語音相關或語義相關),再使用英語單詞命名,結果發現,無論何種任務,翻譯啟動任務能顯著改善TOT現象。最近,Kreiner和Degani (2015)考察了被試長時期的語言經驗和短暫的語境因素對TOT的影響,對俄語和希伯來語的二語被試進行研究,結果發現,習得二語時間較晚者比較早者出現更多的 TOT,習得二語較早者與希伯來語母語者未有顯著差異; 而在俄語電影之后(即時或短暫語境中),二語者均與母語單語者有顯著差異?？梢?語言經驗的長短和語境都會對雙語者的言語產生產生影響。綜上所述,影響口語產生年老化現象的因素既包括了目標詞本身的特征,也受被試自身經驗的影響。

研究者采用了音韻啟動任務考察了TOT效應的發生機制。如果在老年人和青年人中都存在語音啟動或語音線索效應,而且效應大小相同,這表明老年人存在完整的音韻表征,那么老年人出現更多TOT現象可能是由于單詞詞條和單詞形式之間的聯結減弱導致的。與此相對,語音啟動或線索效應隨著年齡的減弱可能表明了老年人對單詞的音韻表征受到了損害,而不是詞條到單詞形式聯結的減弱導致的。James和Burke (2000)研究發現TOT發生后呈現語音相關單詞的條件下增加了命名定義任務中TOT現象的解決,而且青年人和老年人中語音相關條件下成功克服TOT現象的程度相當,這表明老年人單詞的音韻表征是完整的,只是在提取表征時受到了損害。White和Abrams (2002)的研究得到了類似的結論。White和 Abrams的研究同時研究發現老老年人(73～83歲)不能產生語音啟動效應,這表明 73歲以上的老年人單詞形式提取的缺陷是比較嚴重的,即使呈現啟動項也不能使之克服所遇到的認知困難(見 Bowles & Poon,1985)。

與此結論不同,Taylor和Burke (2002)認為老年人是在提取目標詞的音韻表征時速度變慢,這與認知年老化領域中的“通用衰減理論”觀點一致。采用圖畫-詞匯干擾實驗范式,設置了三類干擾詞：語音相關(例如,干擾詞：frost,目標詞：frog)、語義中介相關條件(干擾詞與目標詞的另一詞義存在語義相關,例如,干擾詞：prom,“舞會”,目標詞：ball,“球”)、語音和語義同時相關(干擾詞：skunk,目標詞：squirrel)和無關。老年人和青年人都表現出了語音相關促進效應,更為重要的是,與無關條件相比,青年人在語義中介相關條件下表現出促進效應,老年人則無任何效應出現; 在語義和語音同時相關條件下青年人中未發現任何效應,老年人則表現出圖畫命名時間的延長。這是因為老年人對于目標詞的音韻表征提取較慢,而青年人相對較快引起的：青年人中由于目標詞語義的激活快,較快地激活了相應的語音,因而在語義中介相關條件下產生了促進效應; 語義抑制效應和語音促進效應互相抵消,因而在反應時上未表現出語義和語音同時相關的促進或抑制效應。這一解釋與語義干擾效應在老年人和青年人中無差異的結果是矛盾的。

2.2.2 同音詞圖畫命名任務中的年老化效應

內在頻率效應(Inherited frequency effect)是同音詞命名中的典型現象,表現為：對于低頻目標詞(如sail),它有一個同音詞(如sale)是高頻詞,那么對于低頻目標詞(sail)的命名快于無高頻同音詞的目標詞(其頻率與低頻詞sail匹配),而且低頻目標詞(sail)的命名時間與其高頻同音詞sale相當。研究發現當圖畫名稱是低頻詞時,青年人表現出內在頻率效應而老年人中則沒有(Osborne &Burke,2002)。假設同音詞對應的不同單詞有獨立分離的音韻編碼表征,低頻目標詞的音段信息會有激活反饋至自身的音韻形式以及高頻詞的音韻形式,因而提高了音段信息的激活水平。根據這一觀點,在老年人中未發現內在頻率效應可能是由于音段信息到單詞形式信息的反饋被損害導致的。如果假設同音詞貢獻音韻形式表征,從單詞形式到詞條水平沒有反饋存在的話,其觀點很難解釋老年人的結果,除非認為老年人的單詞形式表征受到了損害,這與之前基于語音啟動效應所得到的結論互相矛盾。

2.2.3 同音詞啟動效應

在定義命名任務中,呈現目標詞的同音詞能夠增加老年人成功提取名人名字的概率,但是對于青年人則不起作用(Burke,Locantore,Austin,&Chae,2004)。在定義命名失敗時為被試提供啟動詞的結果發現,同音詞提高了老年人命名定義的正確率,同時降低了老年人報告“不知道”的比率。同音詞啟動任務同時加快了老年人和青年人的命名速度,但僅僅提高了老年人的命名正確率。與此結果相反,Burke等(2004)沒有在老年人中發現同音詞啟動效應。這一效應在老年人和青年人中都發現了不一致的結果(Ferrand,Humphreys,&Segui,1998; Wheeldon & Monsell,1992),這表明同音啟動效應本身不夠強,不能穩定地被發現和重復出來。

各研究之間結果的不一致也可能是由于所使用材料或方法的不同導致的,這些混淆因素可能與年齡因素之間產生交互作用。例如,青年人和老年人可能對啟動項和目標項之間正字法關聯程度的敏感性不同。與認知衰退的抑制無關信息能力的假設一致,老年人可能對同音詞之間產生的干擾尤為敏感。例如,Vitevitch和Sommers (2003)發現老年人和青年人在鄰近項個數和頻率這兩個因素上產生了不同效應,這與上述猜想一致。

2.3 年齡與影響圖片命名因素之間的交互作用

研究表明圖畫名稱的頻率、獲得年齡(Age of Acquisition,AoA)和熟悉性等影響了成年人圖畫名稱的提取時間(AOA: Morrison & Ellis,1995; Juhasz,2005; Navarrete,Scaltritti,Mulatti,& Peressotti,2013;熟悉性：Connine,Mullennix,Shernoff,& Yelen,1990;Brown & Watson,1987)。根據 Sternberg(1969)的疊加因素邏輯,如果發現了年齡與某個變量(如AoA)之間的交互作用,且AoA作為一個獨立變量所產生的效應能夠明確地被定位于某一特定的加工水平,那么我們就可以明確地確定年齡所產生的效應與AoA的效應位于同一認知加工階段,即老年人和年輕人在該認知加工階段存在差異。Thomas,Fozard和 Waugh (1977)的研究中要求年齡為25～74歲之間的被試命名圖片,實驗中每幅圖片呈現 8次,分成 8組呈現。自變量包括了啟動項的有無、啟動類型(啟動項與目標圖片名稱相同或不同)、目標名稱的詞頻(高與低)以及重復次數。研究發現了年齡效應,老年人命名圖片的潛伏期長于青年人; 在無啟動項條件下,高頻名稱圖片的命名快于低頻; 年齡效應隨著重復次數的增加而減小; 年齡與啟動項類型之間存在交互作用。利用啟動范式和圖畫命名結合的任務,Thomas等(1977)發現了年齡效應,以及年齡與啟動類型之間的交互作用顯著,但年齡與詞頻之間無顯著的交互作用?？谡Z產生中詞頻效應發生在詞匯通達過程,因此 Thomas等認為與年齡相關的衰減不是發生在詞匯通達過程,而是發生在知覺階段和發音運動過程。Poon和Fozard (1978)的研究得出了相似的結論。

與此不同,也有研究發現年齡影響了口語產生中的詞匯通達過程。Le Dorze和Durocher (1992)發現圖畫名稱包括的音節數越多,命名準確率越低,而且老年人的命名正確率低于青年人,這表明年齡會對口語產生中的詞匯通達過程產生影響。這一研究中未區分名稱長度與圖畫名稱的詞頻,而且有研究表明這兩個因素之間存在正相關。Hodgson和Ellis (1998)采用多重回歸分析方法考察了影響老年人圖畫命名潛伏期的因素,發現命名一致性、AoA和名稱長度能夠預測命名的準確性以及命名的潛伏期。因此,他們認為老年人的詞匯通達受到了損害。命名一致性影響了詞條選擇階段,而AoA和名稱長度影響了單詞形式提取階段,因此,上述結果表明老年人的口語產生過程中,其詞條選擇和單詞形式提取均受到了損害。

Morrison等(2002)在匹配名稱頻率和名稱長度后,操縱圖畫名稱的 AoA,發現年輕老年人(60～69歲)和老老年人(80～93歲)的命名潛伏期長于青年人(18～32歲),但未發現 AoA和年齡之間的交互作用。Morrison等認為AoA效應出現在語音形式提取階段,年齡和AoA兩個因素之間的作用是獨立的,而且AoA效應大小在老年人中隨著年齡增加而減弱,這可能是由于詞匯通達過程中與年齡有關的損害所導致的。AoA存在差異(獲得早與獲得晚)的單詞在記憶系統中儲存的時間不同,AoA的效應隨著老年人年齡的增加降低,其減少量在提取較晚獲得的單詞時受到了年齡這一因素的影響。Lewis,Marcus,Pate和Dunn (2002)的研究結果與此矛盾,他們采用了面孔再認任務,操縱了年齡和熟悉面孔的時間,發現老年人對于熟悉時間更長的面孔,其再認時間顯著短于熟悉時間短的面孔,而且老年人的熟悉效應量多于青年人。由于上述矛盾的結果,我們很難判斷 AoA的效應是否獨立于年齡因素,其認知機制需要進一步探索。

2.4 小結

基于圖畫命名和定義命名以及啟動范式結合的研究,針對口語產生中所包含的各個認知加工階段,總結口語產生中的認知年老化研究得到如下結論： 第一,老年人的客體再認能力基本保持完整。70歲上的老年人會產生一些視覺錯誤,這表明他們在再認客體方面存在困難。第二,老年人的詞條選擇能力基本保持完好。一系列的研究發現在圖畫(或定義)?詞匯干擾實驗范式中,老年人所產生的語義促進和語義干擾效應與青年人相當。同時,老年人的語義錯誤增多的現象表明他們可能存在詞條選擇方面的困難,這一般出現在老老年人中(80歲以上)。第三,老年人的音韻表征或單詞形式表征可能是完整的,這一點尚需進一步驗證。老年人單詞提取的失敗和潛伏期的延長可能是由于單詞詞條到單詞形式之間的信息傳輸變弱導致的。

基于大量的研究得到了上述初步結論,盡管如此,我們要注意到口語產生的認知年老化研究中存在著大量不一致甚至互相矛盾的研究結果。年齡這一因素與影響口語產生的語言學因素(比如詞頻、AoA等),以及認知老化的一些因素(比如工作記憶、注意能力等的衰退)等等混淆在一起使得問題變得極為復雜,需要更進一步的研究澄清。

3 言語產生中認知年老化的理論

研究者提出了如下假說對語言產生中的認知年老化現象進行解釋。

3.1 激活不充分假說(Insufficient Acti vation Hypothesis,IAH)

激活不充分假說認為目標詞的激活太微弱,以至于不能被提取(Brown,1991)。激活目標詞的語義及語音等信息時需要一定的資源和能量,而隨著年齡增加,老年人的認知資源不斷減少,工作記憶能力逐漸衰退,因此,對目標詞匯的詞條加工及音韻編碼過程會出現激活不充分的現象。在言語產生中,當說話者成功選擇詞條,但卻不能成功選擇音位時就會發生言語失敗。根據該假說,老年人在出現言語失敗現象,如舌尖現象(Tip-of-the-Tongue,TOT)時,能夠順利通達目標詞的語義表征,但語音表征卻未得到充分激活。盡管語義、句法等信息得到成功地表征,但因為語音形式未得到有效而完整的激活,只能提供口語中部分的音韻信息或書寫中部分的正字法信息,致使言語產生失敗,而且語義與語音之間的激活彼此獨立,不存在交互激活過程(Gollan & Brown,2006)。研究發現,年齡較大者和雙語者均表現出更多的 TOT現象,結果說明,與青年人和單語者相比,老年人和雙語者對目標詞語表征的激活不夠充分而導致提取的失敗(Gollan & Acenas,2004;James & Burke,2000)。

3.2 傳遞不足假說(Transmission Deficits Hypothesis,TDH)

與激活不充分假說的觀點一致,傳遞不足假說是基于聯結主義結構模型和符號表征而提出,在整個激活網絡模型中,表征單元之間的聯結會因使用頻率和激活水平而得到強化,而且這種聯結的強化會隨著年齡的增加而弱化。隨著符號表征之間聯結的衰減,各結點之間信息的傳遞不充分,影響言語產生的流暢性與準確性(陳俊,蘇玲,張積家,邢詩琪,2013; 姜敏敏,李虎,2011)。如果語義表征和語音表征之間的聯結被弱化,那么,在語義層面產生的激活和啟動將無法有效地傳遞到語音層面,因此無法激活相應的語音表征(MacKay,1987)。在使用頻率上,研究發現詞頻和音節頻率會影響口語產生的年老化,而且隨著年齡增加,詞頻效應和音節頻率效應均會增加。主要表現為在高詞頻和高音節頻率時老年人比青年人有較長的反應時,特別是,在低詞頻和低音節頻率時老年人的反應時間比青年人更長(Vitevitch& Sommers,2003; Farrell & Abrams,2011)。這說明低的使用頻率弱化了語義與語音結點之間的聯結,導致低詞頻及低音節頻率的詞的提取與產生耗費更多的時間。另一方面,正常的年老化導致成年人在不同的使用頻率上均表現出反應時增加的趨勢。

老年人的語言產生失敗多表現在單詞形式信息水平,而不是語義水平上。這是由于從目標詞匯到語義層的聯結存在多個通路,是多對一的聯結,而從語義表征到語音表征之間的結點則是一對一的映射關系。因此,從概念到語義層之間如果某一個聯結通路傳遞不足,可以通過其他通路進行代償,而一旦語義到語音表征的一對一結點通路斷裂或聯結弱化,就會導致整個言語產生過程的失敗(James & Burke,2000; White & Abrams,2002; Burke et al.,2004)。該理論觀點在對TOT現象的研究中得到了廣泛的論證,特別是老年人口語產生的研究結果為此提供了證據。例如,Farrell和Abrams (2011)發現首音節頻率高、相同首音節啟動均能有效地解決TOT現象的發生,特別是音節頻率的年齡效應有助于更深入地理解音韻編碼是如何隨年齡而發生變化。

激活不充分假說和傳遞不足假說都是從結點理論出發,將言語產生過程中語義表征和語音表征看作是兩個獨立的加工過程,如果對目標詞語的表征激活不充分,可能會導致提取失敗。另外,語義表征和語音表征之間又存在著單向的聯結,是從一個能量結點到另一個能量結點傳遞的過程,一旦能量或資源在傳遞過程中受損,講話者也無法完整地提取整個詞語。激活不充分假說重點強調了對單詞形式編碼階段結點激活的不足,而傳遞不足假說強調的是從語義層到語音層傳遞過程中的缺陷。

3.3 抑制不足假說(Inhibitory Deficit Hypothesis,IDH)

抑制不足假說認為與目標詞有相關關系的單詞阻礙了目標詞的產生,因而導致了 TOT的發生。根據該假說可以推測在有語音干擾的條件下會發生更多TOT,Jones和Langford (1987)的研究結果支持了這一假說。這一假說針對的是隨著年齡增加,個體抑制無關信息的能力減弱(Zacks &Hasher,1994)。研究者利用事件相關電位技術,采用Stroop實驗范式對老年人與青年人的抑制能力進行了比較,要求被試對紅、藍、綠、黃 4種顏色或是對顏色的名字進行相應的按鍵反應,結果發現,從一致條件(紅色的 RED)、中性條件(藍色的XXXX)到不一致條件(黃色的GREEN),P3波幅逐漸增加,但老年人與青年人的P3波幅增加量沒有顯著差異,這從神經生理的角度證明抑制能力的衰退是一般性的詞匯水平上的抑制不足(West &Alain,2000)。在經典Stroop效應中,老年人命名顏色詞的顏色比無關詞顏色要慢,這種減慢一般被認為是老年人比青年人更難抑制無關信息,大量研究表明,Stroop干擾效應中的年齡差異是因為與年齡有關的一般性衰減(Park et al.,1996; Wang,Fan,Liu,& Cai,2014)。一般性的抑制不足并不能完全地解釋特定過程所出現的認知年老化現象。

從抑制不足假說的角度來看,在言語產生中,老年人的語言能力衰退包含了兩個方面：一方面,老年人從語義記憶中提取了無關的音素及詞素信息; 另一方面,對于已經激活的無關信息,老年人無法進行有效的抑制和排除,使無關的語音及詞匯信息沿著提取通路得以繼續激活 (Hasher,Stoltzfus,Zacks,& Rypma,1991)。目前,對言語產生年老化的研究較少,支持抑制不足的理論主要來自單詞查找(Word Finding)和偏題言語(Offtopic Speech)兩個方面。在單詞查找研究中,一般采用聽寫任務,要求被試根據聽到的單詞預測句子,并寫出對應的單詞或句子中最后一個單詞,從聽覺通道考察老年人與青年人在不同語境下抑制無關信息的能力,結果發現,當聽到的目標單詞有較多語音相似的單詞時,老年人比青年人的提取更困難,說明老年人排除干擾的能力較差(Sommers & Danielson,1999)。在偏題言語方面,Arbuckle和Gold (1993)對老年人生活事件訪談的研究結果顯示,老年人在自傳式話題上的偏題言語水平與抑制工作記憶中無關信息能力的相關測量成績呈顯著相關,而與其他認知能力測驗的得分相關不顯著。Arbuckle,Nohara-Le Clair和Gold(2000)的研究發現,出現偏題言語多的人在與抑制相關的各認知測試中表現較差,而在沒有自我信息卷入的參照性溝通任務中,其表現與抑制能力的相關測驗得分顯著相關。陳栩茜,張積家和朱云霞(2015)采用 Stroop任務發現,在言語產生過程中老年人的確存在抑制不足的問題,特別是在處理高水平、自動語義激活任務時,老年人表現出更大的抑制困難。

上述兩類理論分別從不同的角度對口語產生中的認知年老化現象進行解釋,IAH和TDH主要針對的是口語產生的目標信息,而抑制不足假說主要針對的是無關干擾信息。兩類理論的支持證據也來自于不同的實驗任務?；趫D畫命名和定義命名兩者任務,研究者提出了IAH和TDH兩類理論,偏題言語的結果則更多地為抑制不足假說提供了證據。每一理論都只能部分地解釋語言產生中單詞提取失敗的研究結果。例如,傳輸不足假說能解釋單詞提取中的年老化現象和雙語者出現更多單詞提取失敗的現象,干擾假說能較好地解釋偏題言語現象。迄今為止,沒有一個理論能解釋有關言語產生中單詞提取失敗的所有實驗結果,其認知機制仍需進一步系統深入地探索。

4 口語產生中認知年老化的神經機制

目前對口語產生中認知年老化神經機制的探索較少,已有的腦成像研究主要關注了口語產生中TOT狀態發生時所激活的腦區,其研究目的并未關注與之前所提到的各類理論觀點(如激活不足假說或者抑制假說)之間的聯系。

4.1 fMRI研究

認知神經科學的研究發現,通達單詞的意義需要雙側中央顳葉,通達語音表征激活了左側后顳葉和左下前額皮質(Hickok & Poeppel,2007),言語產生需要左后顳葉和前后區的交互作用,包括額下、前腦島及運動皮質(Hickok,2009)。Indefrey (2011)綜述了在圖片命名任務中大腦活動的時間及空間證據,結果從額葉、顳葉、頂葉和枕葉四大腦區進行分類,發現左右枕葉分別在126ms和 117ms達到激活頂峰,右側顳葉的中、后側(右顳中回和右顳上回)及左前顳葉(左顳上回)和中、后側(左顳上回和左中回)大約在 190ms、320ms、360ms左右時左側顳葉達到激活的最佳狀態; 左右頂葉的感覺和后側(中央后回、頂下小葉、緣上回和角回)在300ms時達到激活頂峰; 左右額葉后側(額下回)和運動區(輔助運動區及中央前回)在400～500ms時出現最高激活。

目前,對語言產生中單詞提取失敗的腦機制研究還相對較少,已有的研究多關注的是TOT狀態發生時的神經機制。Maril,Wagner和Schacter(2001)以專有名詞為實驗材料,考查了 TOT發生時激活的相關腦區,發現與成功提取以及不伴隨TOT 的非成功提取相比,伴隨 TOT的非成功提取引起了前扣帶回和前額葉皮質的激活。前扣帶回和前額葉皮質這兩個區域歷來被認為是認知控制系統的組成部分。在TOT狀態時,其中有的信息有助于正確目標的提取,有的信息不利于正確目標的提取,這對認知控制系統提出了要求,因而激活了這兩個用于調控信息的腦區。Maril,Simons,Weaver和Schacter (2005)比較了TOT和FOK (Feeling of Knowing,知道感)所激活的腦區,結果發現TOT的產生與前扣帶回、前額右背側下回皮質、前額雙側前回皮質的激活有關。TOT和FOK在頂葉的激活水平比完全能提取單詞和完全不能提取單詞的情況下要高,表明前額葉皮質在回憶和認知沖突中扮演了重要角色。

Shafto,Burke,Stamatakis,Tam和Tyler (2007)考察了正常老化過程中出現語音提取缺陷的神經機制。在被試遇到TOT時,利用圖片和定義描述作為啟動項。被試同時完成瑞文推理測驗,這一任務中不包括語音加工。研究發現老年人中TOT的發生多于青年人,而且老年人左側腦島萎縮地越多,TOT出現得越多,這表明腦島與語音產生有關。在年齡效應被排除后,腦島萎縮的程度與TOT產生的相關仍然存在,其相關不能歸因于年齡與每個變量之間的相關。而且,瑞文推理測驗的錯誤隨著年齡增長而增加,但是其成績與腦島的灰質密度無關。這表明與年齡相關的腦萎縮對于語音的提取是十分重要的,可能是由此導致了單詞產生提取失敗中的年齡效應。

Shafto等(2010)進一步考察了老年人的單詞提取失敗現象的機制,發現在成功的圖畫命名中左側腦島的激活不受到年齡或者灰質密度的影響,僅僅在TOT出現時才表現出年齡差異,表現為青年人在TOT產生時會有大腦激活增加,進而解決TOT現象,老年人則不會出現大腦激活的顯著增加。比較TOT產生時與被試回答“不知道”時兩種情況下的激活,發現老年人的激活少于青年人。在所有的被試中,TOT現象時激活的減少與灰質密度的減少是相關的。老年人TOT現象發生時腦激活水平低,伴隨著的是 TOT發生的概率高,這與年齡相關的神經機制對老年人的影響大于青年人的觀點是一致的。老年人存在廣泛的與年齡相關的萎縮,不是單詞產生的所有認知過程均受到年齡因素的影響,但是老年人的腦萎縮調節了神經激活的水平。結果支持了老年人提取失敗的神經衰退的觀點。

Lindín,Díaz,Capilla,Ortiz 和 Maestú(2010)發現,在語音通達的時間窗口內,與正確命名條件相比,TOT在左前額葉和顳葉區域誘發一個較弱的反應,這反映了在弱語音提取時認知控制的作用,而在 700ms之后,TOT則會誘發一個更強烈的反應,其反應區域主要有左中和右下前額皮質,這些均與認知控制有關。研究發現,老年人成功命名目標圖片時的活動狀態與年輕人出現TOT狀態時一樣,說明老年人需要使用認知控制來克服降低的語音激活并維持反應。老年人的語音激活通常很弱,很難刺激認知控制進行支持。Stamatakis,Shafto,Williams,Tam和Tyler (2011)利用彌散張量成像技術(Diffusion Tensor MRI,DTI),比較了圖畫命名中成功與不成功兩種情況下相關白質纖維束的組織完好性(White Matter Integrity,WMI),結果發現圖畫命名成功的概率與參與語言產生的多個腦區白質組織的完好性之間存在正相關,而單詞提取失敗的概率僅與語言產生中一個非常重要的腦區：上縱束(Superior Longitudinal Fasciculus,SLF)的后部區域白質組織的完好性之間存在負相關。DTI的研究發現了與年齡相關的白質組織完好性的變化與單詞提取失敗之間有關系。從神經機制上來說,老年人的單詞提取失敗是一種特定的功能受損,而非一般性的認知功能衰退導致的,單詞提起失敗的認知年老化仍需進一步探索。雖然這一研究沒有得到確切的結論,但這一研究至少表明能夠從白質組織完好性的變化來考察年齡因素對大腦與行為之間的關系的影響。

4.2 ERP的研究

事件相關電位的研究主要關注的是兩組被試在哪個時間進程上出現了差異。Laganaro,Valente和 Perret (2012)比較了單詞命名快與慢兩組被試的事件相關電位波,發現兩組被試的波形在圖畫呈現后200～350 ms之間存在顯著差異,這表明命名圖畫慢是發生在口語產生中的詞匯選擇階段。同時,研究發現圖畫名稱的獲得年齡對兩組被試產生了不同影響,表現在圖畫呈現后400 ms之后兩組的波形之間存在顯著差異。

研究者從終生發展的角度考察了年齡對口語產生過程的影響機制,比較在發展過程中,隨著年齡增加完成口語產生任務是大腦神經模式的變化。Budd,Paulmann,Barry和 Clahsen (2013)對8～12歲的青少年和成年人進行研究,要求其默默說出英語單詞中過去式規則和不規則的動詞或動詞第三人稱單數,結果發現,與不規則動詞過去式相比,成年人在規則動詞過去式產生后300～450 ms時會有一個負波,在一般現在時上無顯著差異。兒童的腦電波幅表現出發展性的變化,與低齡兒童相比,大齡兒童的表現趨勢更接近成人,但在規則詞的過去式形式上負波的持續時間較久。

Valente (2014)采用經典的圖片命名和圖詞干擾范式對青年人和老年人進行了比較,結果發現,在圖片呈現后150～200 ms左右,兩個年齡組被試的ERP波幅有顯著差異,這與語義加工過程一致,是對圖片中物體的語義屬性進行提取。在圖片命名任務中發現,圖片呈現約400 ms之后的時間窗口中,青年人與老年人的腦電波幅有顯著差異,這一時間進程對應的是口語產生中的音韻編碼階段,研究表明老年人和青年人的音韻編碼過程可能存在差異。

綜上,研究者使用了多種腦成像方法考察年齡因素對于單詞提取失敗的影響及其腦機制,試圖從時間進程和空間定位,以及聯結各個腦區的白質纖維束的組織完好性考察這一問題。這一方面的研究仍然處于起步階段,需要大量的研究來累積數據和結果。

5 總結與展望

綜上所述,目前研究者對言語產生年老化機制的研究相對較少,從研究范式來看,主要采用經典的言語產生范式,如圖詞干擾范式或圖片命名任務等,對青年人與老年人的行為和腦機制差異進行研究。從研究的技術方法上,主要采用ERP、fMRI及DTI等技術對言語產生年老化的認知神經機制進行研究,從時間、空間及功能聯結的角度進行論證和闡述。從理論發展來看,在言語產生年老化領域內主要以激活不充分假說、傳遞不足假說和抑制不足假說為主,3種理論并非互相矛盾,而是從兩個不同的角度對言語產生的認知年老化現象進行了闡釋。迄今為止,沒有一個理論能夠解釋言語產生中單詞提取失敗的所有實驗結果,其認知機制和理論依據仍需進一步的探索與研究。

激活不充分假說重點強調了對單詞形式編碼階段結點激活的不足,而傳遞不足假說強調的是從語義層到語音層傳遞過程中的缺陷?，F有的實驗結果更容易證明口語產生年老化發生在語音層面,證實激活不充分假說的觀點。傳遞不足理論則為理解語言產生的認知老化提供了一個理論框架,并指出了一個重要的研究方向(Burke &Shafto,2004)。我們認為可以采用認知神經科學方法中涌現出來的數據分析方法,例如,功能聯結分析或者網絡聯結分析等,探索口語產生中認知年老化發生時所激活腦區之間的聯結強度,各個腦區之間聯結的性質,以及這些聯結與行為結果之間的關系等,從腦機制層面驗證激活不充分假說、傳遞不足假說或者抑制不足假說的觀點。

國外學者對語言口語產生中認知年老化現象進行了有益的嘗試和研究,并提出了理論解釋,但這都是基于印歐語系研究的結果,相比而言,在非印歐語系語言中的研究則很少?；谏鲜鲅芯楷F狀所述,語言產生中的認知年老化受到特定的語言學因素(比如規則性、目標語言的音韻特點等)的影響,那么,不同語言的產生過程其認知年老化的表現可能會呈現出不同的特點。漢語作為一種非印歐語系語言,具備了一些獨特特點,尤其是在音韻編碼階段表現出獨特的認知加工機制(You,Zhang,& Verdonschot,2012),對于探索語言產生中的認知年老化現象及其機制可以做出獨特貢獻。

關于認知年老化的理論,比較成熟的包括各種加工資源理論和最近引起廣泛關注的額葉衰退理論。加工資源理論認為認知加工是否成功主要取決于加工資源,老年人的加工資源減少,因而出現了認知年老化現象。加工資源理論又細分為加工速度理論、工作記憶理論和抑制理論。加工速度理論認為老年人的認知加工速度減慢是認知功能衰退的主要原因(Salthouse,1996)。工作記憶理論則認為工作記憶是一種重要的加工資源,可以同時保持信息和進行加工操作,工作記憶的下降是導致認知功能衰退的關鍵因素,其功能下降主要是由于中央執行功能的衰退導致的(Swanson,1999)。抑制理論認為老年人由于不能有效地抑制與當前任務無關的信息,因而導致不能完成任務,出現認知功能的衰退。額葉衰退理論則從神經機制的角度對認知年老化進行解釋,認為額葉(尤其是前額葉)的皮層功能或執行功能的衰退是引起認知老化的主要原因(West,1996)。

TOT現象發生時的激活腦區包括了前額葉區域,這一區域與執行功能有著密切關系。這表明提取失敗時人付出更多的努力去進行信息的提取。老年人的執行功能衰退,引起前額葉功能的衰退,進而導致單詞形式提取信息的失敗。這表明語言產生中的認知年老化現象可能與其它認知功能(如執行功能)的衰退有一定關系。因此,在探索語言產生中認知年老化的機制時,一個重大的問題是研究者必須要面對的：口語產生中的認知年老化與其它認知能力老化之間的關系是什么？它是一種特殊的認知衰退？亦或是由于其它基本的認知能力(加工速度、工作記憶和執行功能)的衰退導致的？

最近10年,關于認知障礙的研究核心發生了重大轉移,研究者從對癡呆的病理和生化機制的研究逐漸轉向了對其前臨床期—輕度認知障礙(Mild Cognitive Impairment,MCI)的識別及其干預(Petersen et al.,2009)。蒙特利爾認知評估量表(the Montreal Cognitive Assessment,MoCA)是專門為篩查 MCI編制的一個測查綜合認知功能的量表(Nasreddine et al.,2005),國內外多項研究表明該量表MoCA量表中考察視空間與執行能力、命名、注意力、語言流暢性、抽象思維、延遲記憶、定向力等 7個項目,其中命名任務是呈現圖片要求完成命名圖片的任務,語言流暢性測查是要求人們在 1分鐘內盡可能多的說出動物的名字,這兩項任務其加工過程都是典型語言產生任務,表明口語產生能力確實是老年人認知障礙中非常重要的方面。盡管如此,基于認知年老化的理論爭論,以往的研究多集中于探索工作記憶、情景記憶、執行功能等方面的老化機制,國內學者對語言產生過程認知老化的研究幾乎為零,亟待開展。對語言產生認知年老化的研究與認知年老化和口語產生兩個領域都存在密切聯系,研究結果將有助于構建語言產生理論,回答認知年老化領域的科學問題,并對診斷和改善老年人的輕度認知障礙有重要意義。

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