影響二語句法加工的因素及其神經認知的證據*

南京師范大學外國語學院 張 輝 竇賢路

1.引言

近二十年來，認知神經科學對二語習得神經認知機制進行大量的研究 （Morgan-short＆Ullman，2010；Steinhauer，White ＆ Drury，2009；Ullman，2005；張輝，2014、2017）。大多數的研究均是研究二語的神經認知是否不同于或類似于母語的神經認知。然而，這些研究并沒有得出一致的結論，其中相互矛盾和爭論之處比比皆是，留下了許多有待解決的問題。

許多二語加工模式探討了二語與母語之間的神經認知關系 （張輝、卞京，2016；張輝、卞京、王茜，2017；張輝，2014、2017）。總體來講，二語加工的假設分為三種：差異假設、類似假設和趨同假設（Steinhauer，2014）。差異假設認為，二語的加工機制基本上與母語的完全不同 （Bley-Vroman，1989）。類似假設指出二語的加工機制與母語的相 同 （MacWhinney，2012；Hernandez，2013；Hernandez，Li＆ MacWhinney，2005）。趨同假設認為，二語學習者在學習之初依賴與二語不同的神經認知機制，然而，隨著語言經歷或水平的增加，逐漸越來越依靠二語的神經認知機制（Clahsen ＆ Felser，2006a，b；Paradis，2009；Ullman，2001）。在許多二語假設之中，從母語到二語加工機制的轉換存在差異。Paradis（2009）指出，二語與母語神經認知系統之間的轉換在規則語法過程與詞匯特征兩個方面都有可能發生，具體地講，母語次項的語法特征是隱含的，這一隱含的語法知識也可以轉換到二語習得之中。根據Clahsen和Ullman等人的觀點，詞匯與語義在母語與二語中共享同一組神經認知機制，而語法表現出更加復雜的關系（Clahsen，2006a，b；Ullman，2005，2012）。他們假設以規則為基礎的語法在二語習得的早期與晚期依賴于不同神經認知機制。這兩種二語的認知神經機制分別對應于低外語水平與高外語水平。在低水平的二語習得初期階段，語法的一些方面依賴于在成年母語語法中起主要作用的詞匯與語義過程，包括語塊、詞匯記憶中的聯系概括與顯性規則等，但到了高水平晚期階段，二語學習者主要依賴于二語的神經認知機制。根據Ullman提出的陳述性記憶大腦系統，隨著外語水平的增加，二語語法越來越不依賴于詞匯與語義過程，而是越來越依賴語法的過程，達到類似母語的神經認知機制，轉換到程序性記憶大腦系統。然而，根據Clahsen提出的淺層結構假說 （Shallow Structure Hypothesis），類似母語的加工只局限于“局部依存”（local dependency），而在非局部依存與“復雜句法”中不可能達到類似母語的加工 （Clahsen＆ Felser，2006a，b）。統一競爭模式認為，在二語習得的任何階段，二語學習者都使用相同的機制加工二語，在這一過程中，母語與二語之間的關系影響了二語習得的認知過程和習得的最終狀態（MacWhinney，2012）。

近年來，尤為明顯的是運用事件相關技術（Event-related potentials或 ERPs）探討二語形態句法加工的神經認知。目前在SSCI和SCI期刊上已經有三十多篇論文發表。在本文中，我們首先介紹事件相關電位與母語句法加工的神經認知加工，母語句法加工的研究是二語加工的基礎，因為所有的二語研究均是把母語作為控制參照組，同時它也是解釋二語ERP研究的基礎。然后我們重點討論影響二語句法加工的各種因素，包括習得年齡、外語水平、L1與L2的類似性，不同的學習環境以及二語句法結構難度等因素。

2.事件相關電位與母語句法加工

事件相關電位產生于頭皮記錄的電壓電位，這種電位是人們在加工信息時神經活動所產生的。所記錄的腦電信號被切分成信息的不同時間點，這些時間點與表征某一認知事件的刺激呈現在時間上相關聯。在這些時間點被試加工的刺激語料次數和被試的數量疊加在一起，與某一刺激類型相同的信號得以保留下來。同時，與這種類型的刺激無關的噪聲得到減弱，這一疊加的波形稱為事件相關電位 （Event-related potentials或ERPs），它表示與某一事件相關的認知加工。事件相關電位由時間信息、振幅極性以及頭皮分布進行界定。由于ERP能夠提供語言加工的多層面的信息和高度的時間分辨率，它可以測量實時在線的認知加工 （Luck，2014；Handy，2005）。

在語言加工的研究中，學者們采用了各種實驗范式，包括啟動范式，詞匯決定，語義范疇化與句子加工的違反范式等。但在句子語境下母語與二語形態句法加工最常用的范式是違反范式。違反范式考察某一句法現象在故意違反的情況下的ERP效應，并把這一效應與正確的句法現象的ERP效應做對比。例如，在考察英語中主謂一致加工時，故意把正確的主謂一致變成錯誤的，然后對比正確和錯誤主謂一致的加工情況。

形態句法違反與正確的句子相比，在300毫秒至500毫秒的時間窗口內會引起一個增加負波。這一負波通常是前額負波（Anterior Negativity），其頭皮分布有時是兩半球分布，有時集中在左半球。但前額負波受許多因素的影響，有時會出現，有時不會出現，其原因至今不清楚。另一個形態句法加工標志是更可靠的P600，其時間窗口主要在500毫秒至700毫秒之內，具有頭皮后部的分布（張輝，2014）。雖然，在母語的ERP研究中，以上成分出現的確切條件和其功能意義的解釋尚存在許多爭論 （Steinhauer＆ Drury，2012；Kuperberg，2007；Bornkessel＆ Schlesewsky，2008），但母語ERP研究發現的成分可以作為我們探究二語加工神經認知的基礎。

3.影響二語句法加工的因素

自從1996年 Weber-fox和 Neville（1996）發表關于二語句法加工的ERP論文以來，人們對二語的神經認知興趣一直不減，其間也發表幾篇較有影響的綜述論文 （Kotz，2009；Mueller，2005；van Hell＆ Tokowicz，2010；張輝，2014），文章指出了這一研究的一些重要發現。首先，二語的形態句法加工與母語不同。第二點是母語與二語在某一結構上的類似度也會影響句法加工。第三點是外語水平和外語習得的年齡也影響二語句法加工。總之，諸多因素會影響二語神經認知，這構成了二語形態句法加工研究的主線。這些ERP研究考察了不同種類的句法違反（短語結構錯誤、語法不一致等），還考察了不同的二語學習者（高、中、低水平），開始學習二語的不同年齡（早接觸外語和晚接觸外語的年齡），不同的二語學習環境（正規的課堂學習或在二語國家的浸入式學習），以及不同難度的二語句法結構。下面我們討論二語學習如何受各種因素的影響。分別討論每一種因素的影響，然后再綜觀這些因素之間的相互作用關系。

3.1 習得年齡（Age of Acquisition或 AoA）

Singleton和Ryan（2004）指出，二語習得的初始年齡與二語最終的習得結果（ultimate attainment）呈負相關，這主要與語音和句法相關。學者們采用了各種不同的經驗和生物因素來解釋年齡效應的問題。就經驗因素而言，習得年齡主要是由于母語與二語之間動態的相互作用。如果母語語言系統凝固化的程度越高，母語對二語的影響就越大。另外，習得年齡還可能受成年人與兒童之間不同的社會、教育、認知和學習動機等因素的影響。

生物因素是指在人的一生某一階段，大腦的變化，例如在青春期發生的大腦側偏化的完成或神經可逆性的消失等。這些大腦的變化對二語習得的最終狀態會產生一定的影響，并與二語習得的經驗因素聯系在一起共同對二語習得的結果產生影響。依據以上的觀點而提出的關鍵期假設（Critical Period Hypothesis）認為，在人一生早期的一個時間窗口內，大腦對某種環境刺激非常敏感。這一早期的語言習得經歷被許多學者認為是關鍵的。雖然在母語習得中關鍵期確實存在，但在二語習得中，關鍵期是否存在仍然是一個有爭議的課題 （Birdsong，2006；Vanhove，2013）。就二語的語法加工而言，行為研究證明，大多數的在青春期之前習得二語句法的學習者，其句法表現接近母語者的水平，但在青春期之后習得的學習者很難達到母語的水平 （Johnson＆Newport，1989；Birdsong，1992）。

早期ERP的研究都關注習得年齡的問題，考察關鍵期假設到底是否正確。Weber-fox和Neville（1996）考察了在美國的不同習得年齡的中國移民，發現在11歲以后習得英語的學習者，其短語結構違反產生的ERP與美國母語者不同。在母語者中，詞匯范疇違反引起了較大的左前額負波和P600。而晚接觸二語的學習者（11歲以后）表現出前額負波，但不是左側分布，而16歲以后學習外語的學習者沒有引起P600。Weber-fox和Neville認為，隨著習得年齡的增加，早期句法加工表現出左半球減弱分布（左前額負波）和后期句法重新分布的延遲或缺失，因此習得年齡，尤其在青春期，表現出關鍵期的效應。

但Weber-fox和Neville（1996）研究倍受學者的詬病，主要原因是其研究沒有區分習得年齡和外語水平這兩個因素，此后的一些研究都是針對他們的研究，要么控制習得年齡，看外語水平對外語學習結果的影響，要么控制外語水平，看習得年齡對外語學習的影響。此后的二語句法加工ERP研究表明，外語水平是決定二語句法加工的重要因素。

3.2 外語水平

個體外語水平可以導致不同的二語加工，不管是在詞匯語義、音位與句法層面。但關于外語水平的具體本質還存有爭論（Hulstijn，2015），學者們提出不同的方法評估外語水平，涉及整體外語知識的一般的測試以及語言技能具體的測試。

許多二語ERP研究的結果常常自相矛盾。Morgan-short（2015）認為，造成這一現象的原因是研究的橫斷面設計 （Cross-sectional design）的問題，她指出近五年的研究在這方面有一些改進，主要是引進了縱向設計，這一設計可以使我們更好地了解二語神經認知加工的發展，同時也可以較好地控制橫斷面設計中的一些變量。在ERP研究中最顯著的差異是二語學習者的水平。相關的研究表明，不同外語水平的組群會對同一刺激語料表現出不同的ERP信號，ERP效應在時間上隨著外語水平和經歷的增加而產生質的變化。

最早使用縱向設計 （Longitudinal design）進行二語句法 ERP研究的是 Osterhout et al.（2006），此后這一研究設計日漸普遍。Osterhout et al.（2006）考察了學習法語的英語學習者不同習得階段，經過一個月的訓練，學習者對主謂一致的違反引起了N400，然后經過四個月的訓練，同樣句法違反引起較大振幅的P600。Osterhout等人對這一結果的解釋是，在學習的初期階段，二語學習者把句法違反看作為不常出現的詞匯搭配，而在經過四個月的訓練后，P600的出現反映出二語學習者能夠識別句法違反的結構特征，并試圖修復與重新分析這一句法違反。Davidson和Indefrey（2009）發現學習德語的荷蘭學習者在前測中沒有對德語的格詞尾變化的違反表現任何ERP的反應，在經過語言訓練后，在后測中表現出 P600。White et al.（2012）發現，母語為朝鮮語和漢語的英語學習者對英語過去時沒有表現出任何ERP效應，但經過了9個星期的強化課程中，這些二語學習者表現出了P600的效應。

除了二語者整體的二語水平之外，二語者對于某一特定的語法的熟練度也會對神經認知加工差生影響。Hahne（2006）的研究包含了二語為德語的學習者（母語為俄語）。根據行為結果，二語學習者對于德語的過去分詞的屈折變化（Inflection）更加熟悉。ERP結果表明二語者只對過去分詞的屈折變化違反產生了左前額負波（LAN），而對名詞復數變化沒有反應。一語者作為對照組，對兩種屈折變化違反都產生了左前額負波。因此，二語學習者對于某一語法結構的高熟練度也會影響其二語神經認知加工。

McLaughlin et al.（2010）報道了一系列的縱向設計的實驗，她們發現了大學生一年時間內對不同形態句法結構加工的神經認知發展情況。文章指出經過足夠的訓練，二語學習者可以把最初的學習階段的N400轉換為P600效應，這說明二語學習者的句法加工隨外語水平的提高而產生變化。在二語加工的假設中，Ullman提出的陳述性／程序性模式 （Declarative／Procedural mode 或DP模式）和Bates，Hernandez和Li提出的類似假設也強調了二語水平在二語習得中的作用。

3.3 母語與二語的相似性

Morgan-short（2014：21）指出，二語 ERP 研究中一個重要的影響二語加工的因素是二語神經認知加工中的母語與二語之間的相似性（L1-L2 similarity）。由于這一因素的重要性，在這方面的ERP研究也是最多的，取得不少的證據，基本上可以勾畫出一個較清晰的圖面。這些研究涉及不同水平的二語學習者，包括低水平的、中等水平的和高水平的。

就低水平的二語學習者而言，對自身母語中出現的語言結構和對二語獨特的語言結構，一些研究發現了類似母語的P600（Bond，Gabriele，Fiorentino＆ Nampm，2011；White，Geneses＆Steomjaier，2012）。White et al.（2012）給母語為韓語和母語為漢語的英語學習者呈現英語過去式正確或不正確的句子，對于母語為韓語的英語學習者而言，這一語法特征在其母語中是存在的，但以不同的方式體現出來，而對于母語為漢語的英語學習者，這一語法特征只存在于二語之中。當他們啟初被測試時，這兩組都沒有出現任何ERP成分，但經過了9個星期高強度的英語課程的訓練，兩組都出現了P600成分，但在漢語母語的學生中，P600的潛伏期出現了延遲。Bond et al.（2011）的實驗也有類似的發現。在他們的實驗中，母語為英語的西班牙語學習者（在英語環境下測試）對（1）與母語相似的一致結構（名詞與動詞數一致），（2）與母語不同的一致結構（名詞與形容詞數一致）以及（3）僅二語獨有的一致結構（名詞與形容詞性一致）的加工表現出P600的效應，但學習者對前兩組刺激語料加工的P600振幅比第三組的要小一些。Gabriele et al.（2013）考察了不同外語水平的西班牙語學習者（英語為母語）加工西班牙語（二語）數與性一致句法現象情況。刺激語料的情況是數一致的情況在L1與L2中相似，而性一致只有二語有。雖然低水平的二語學習者沒有出現P600（西班牙母語者引起了P600），但中等和高水平的學習者引起了P600，中等水平的學習者在加工性一致時引起的P600僅是處于邊緣狀態。McLaughlin等人（2010）也發現對于低水平的外語學習者P600只出現在對母語中存在的語法現象或二語獨有的現象之中，但隨著學習者外語水平的提高，P600效應均可以出現 （Morgan-Short，2014）。

高水平的學習者在加工二語句法現象時一致表現出類似母語加工的ERP成分。Dowens et al.（2010）考察了高水平的英語為母語的西班牙語學習者加工數與性一致的情況。由于西班牙語與英語的差異，前者存在數與性一致的現象，而英語只存在數一致。如果母語與二語的相似性在二語加工中起作用的話，在二語學習者之中在數與性一致之間的加工會出現完全不同ERP模式。這些學習者全是晚接觸外語的，并在浸入式環境學習了西班牙語12年。其結果是，西班牙母語者在加工冠詞與名詞以及名詞與形容詞數與性一致時都出現了左側前額負波 （LAN），P600和晚期前額負波（late AN）。二語學習者在加工冠詞與名詞之間的性與數一致違反時表現出類似母語者的左側前額負波（LAN）和P600效應以及在數一致中的晚期前額負波 （late AN）（Morgan-Short，2014）。

3.4 二語的學習環境

二語的學習環境也是影響二語神經加工的重要因素。許多二語ERP研究的結果已經表明二語學習者可以通過學習而達到類似母語者的水平（Osterhout et al.，2006；Davidson ＆ Indefrey，2009；McLaughlin et al.，2010）。然而，一些二語ERP研究也指出二語學習者的ERP效應和一語者的ERP效應并沒有明顯的相似性 （Mueller et al.，2009；Citron et al.，2011）。因此，二語學習者能否通過對二語的學習達到類似母語者的水平這個問題還需進一步研究，特別是二語者學習二語的環境對其二語學習的影響。

大體來說，二語學習的環境分為：顯性學習（Explicitlearning）和 隱 性 學 習 （Implicit learning）。顯性學習指的是在學習二語過程中明確的語法規則被提供給二語學習者，而隱性學習則是二語者在學習過程中沒有接收到明確的語法規則或者如何搜尋語法規則的指示 （Morgan-Short et al.，2007）。一些行為研究的結果已經表明二語者學習二語的環境對其二語的發展有影響，例如，顯性學習中的課堂式學習和隱性學習中的浸入式學習對二語的發展有很大影響（Collentine＆Freed，2004）。對于二語學習環境的神經認知語言學現在也開始興起，研究結果表明不同的學習方式或者訓練方式不僅會影響二語的發展也會影響二語的加工模式（Morgan-Short et al.，2010；Morgan-Short et al.，2012；Morgan-Short＆ Steinhauer，2012）。

Morgan-Short et al.（2010）的 ERP 研究采用了人造語言范式。研究中用到的人造語（Brocanto 2）是 Friederici et al.（2002）在其研究中使用的人造語（Brocanto）的修改版。實驗中被試被分成兩組（顯性學習組 vs.隱性學習組）。兩個時間點的ERP數據在實驗中被采集：（1）練習剛開始的時候（低熟練度）；（2）練習結束的時候。實驗結果表明兩組被試在測試結束時的ERP反應在對形態句法刺激上沒有不同。兩組被試對于名詞和形容詞之間的性一致都產生了N400，而對于冠詞和名詞的性一致都產生了P600。但是在低熟練度的時候，對于名詞—形容詞性一致和名詞—冠詞性一致，只有隱性學習組產生了N400。對于句法加工，低熟練度情況下的顯性學習組沒有任何ERP效應，但是在練習結束時有一個前額正波（和語言加工無關）以及一個P600效應。隱性學習組則在低熟練度的時候有一個N400，并且在練習結束時有一個雙邊前額負波（AN）以及P600。Morgan-Short指出只有隱性學習組表現出和母語者類似的加工模式。

其他的研究也探討了顯性學習和隱性學習對于二語神經認知加工的影響，但其結果和上述Morgan-Short的結果有所不同。Batterink＆Neville（2013）用縮略版本的法語作為語料，其中包括主謂一致，冠詞—名詞數一致以及固定詞序等句法。學習者被分成兩組（顯性學習組 vs.隱性學習組），且在訓練后要接受熟練度測試。結果表明，顯性學習組在形態句法加工都出現了P600。隱性學習組中高熟練度的學習者在形態句法加工中都出現了P600，但中等熟練度的學習者則沒有任何ERP效應。這表明二語學習環境會影響二語學習者的熟練度而不會影響二語的神經認知加工，而顯性學習環境只會增加二語學習高熟練度以及習得二語語法的可能性。

3.5 二語句子結構的難度

Clahsen ＆ Felser（2006a，b）提出了淺層結構假說，表明二語者無法像一語者一樣加工復雜層級結構或者抽象的句法結構，如Wh-移位結構和句法歧義，且二語者只能在局部依存結構的加工上達到類似一語者的加工水平。高水平二語者在加工局部依存結構（主謂一致，詞尾變化和性數一致）時可以和一語者有著類似的 ERP效應（McLaughlin，2010；Morgan-Short et al.，2010；Batterink＆Neville，2013），但是二語者在句法歧義和填充語—空位依存的加工上和一語者有本質上的不同，很多行為實驗已經證明了這一觀點（Felser ＆ Robert，2003，2007；Papadopoulou ＆Clashen，2003；Marinis et al.，2005；Rodriguez，2008），但相關的二語神經認知研究卻很少。

關于填充語—空位依存 （Filler-gap dependency）加工的二語ERP研究很少。Dallas et al.（2013）研究了以漢語為母語的英語學習者在加工這一結構時的神經認知反應。在實驗中，填充語和從句動詞之間的語義合理性被控制 （eg.The umpire asked which player／which football the coach threatened before the game.）。實驗結果發現高水平的二語者和一語者在加工時出現了N400，說明高水平二語者和一語者在加工填充語—空位依存的語義違反時有同樣的ERP效應，但是低水平的二語者則沒有N400效應。

表面上看這違反了淺層結構假說，然而Dallas的研究的重點是在語義加工方面而不是句法加工，且研究中用的是填充語—空位依存中相對簡單的短距離填充語—空位，而不是復雜度更高的長距離填充語空位 （Unbounded filler-gap dependency）。竇賢路、張輝、徐曉東（2017）研究了以漢語為母語的高水平英語學習者在加工長距離填充語—空位依存關系時的ERP效應。實驗以中介空位（Intermediate gap或 IG）作為變量，中介空位是一個抽象的句法結構，存在于填充語和空位之間，如：Who did the police think （IG*）the women killed？結果表明，英語母語者可以利用中介空位來促進填充語—空位的加工并出現了明顯的P600效應，而高水平二語者則沒有P600效應，相反地，二語者在加工中出現了一個300 ms至800 ms的持續負波（SN）。這說明一語者在加工過程中主要依賴句法結構，而二語者則主要依賴語義信息。

4.結語

本文綜述了近些年來的二語ERP研究，主要涉及了影響二語句法加工的五個因素。首先，二語學習者的年齡因素存在很大的爭議，特別是關鍵期假設在二語中是否正確。這主要是因為相關研究沒有區分習得年齡和二語水平這兩個因素。其次，相對于年齡因素，大多數縱向的二語ERP研究已經證明隨著二語水平的發展，二語的神經認知加工會發生質的變化，高水平和高熟練度的二語學習者可以達到一語者的加工水平，如LAN和P600的出現以及N400轉換成P600。此外，二語學習者的母語和二語的相似性也會影響二語語法的加工，對于與母語有著相似結構的二語結構或僅二語獨有的結構，二語學習者在加工中會出現和一語者相似的ERP效應 （P600，LAN和Late AN）。同時，近期的實證研究也表明學習二語的環境也會影響二語語法的加工。在高熟練度的情況下，顯性學習環境和隱性學習環境都可以讓學習者獲得和母語者相似的ERP效應（N400，P600和AN）。但是相對于顯性學習環境，隱性學習環境可能讓學習者在句法加工上達到更接近母語者的水平。最后，二語句法結構的難度也會影響加工的神經認知反應，高水平二語者在加工簡單句法或者復雜句法中的語義信息時可以達到一語者的水平，但是在加工復雜層級結構中的句法結構時，即使是高水平二語者也無法達到一語者的水平，即沒有和一語者類似的ERP效應。

這些研究加深了我們對于二語神經認知加工的理解。隨著跨學科研究方法的發展以及研究設計的不斷改善，二語學習的神經認知研究將會為我們帶來更多有意義的發現。

5.研究啟示和建議

關于二語句法加工以及影響二語句法加工的因素的探討遠遠沒有結束。通過上文的綜述，我們發現二語句法神經認知加工主要集中在局部依存結構上，而更為復雜的句法卻很少被研究。二語句法結構難度也是影響二語句法加工的重要因素，雖然已有不少行為研究在此領域展開，但相關的神經認知研究卻是少之又少。因此，以后的相關研究應重點研究二語句法結構難度對二語者神經認知加工的影響。另外，有關二語和母語神經認知機制關系的實驗研究通常采用違反范式，即同時向二語學習者和母語者展示不符合語法的句子（包括特定的語義和句法規則違反）以及其對應的控制句（除違反條件外，其余變量保持一致），從而比較兩組被試所激活的腦電成分。然而，這種將語義和句法割裂的研究導致了對諸多ERP成分解釋的模糊性。今后的研究可以從語言整體性的構式和頻率效應的角度對二語習得展開討論（張輝、卞京，2017）。

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