新生兒對語音的感知、辨別和學習*

李思瑾 王庭棟 彭芝琳 張丹丹

(四川師范大學腦與心理科學研究院, 成都 610066)

1 引言

語言是人類溝通交流的最主要的方式。“語言是如何發展的？大腦的哪些部分對其進行控制？”這既是Science于2005 年和2021 年前后兩次提出的125 個前沿科學問題之一, 也是心理學家和語言學家關注的重要課題。語音是語言的重要載體,人們首先需要感知語音, 才能掌握發音, 進而使用語音向他人傳達語義。人類胎兒通常在胎齡滿37～42 周時出生, 從出生至28 日齡稱為新生兒,從29 日齡到12 月齡稱為嬰兒, 1～3 歲稱為幼兒。在語言能力的發展進程中, 新生兒處于語音感知的關鍵階段, 本文主要關注新生兒對語音的感知、辨別和學習。

聽覺系統早在胎齡24 周時就開始工作(Hepper& Shahidullah, 1994), 這讓胎兒可以“聽”到子宮外的聲音, 但這些聲音經過母體組織的低通濾波而失去了高頻段特征。直到出生的那一刻, 新生兒才直接暴露于語言環境, 從此他們便開始利用臻于成熟的聽覺系統對語言的各個要素進行大腦表征和學習記憶。新生兒具有極強的音素辨別能力, 他們能區分不同語種中的元音和輔音; 經過幾個月的母語暴露, 嬰兒會對母語的音素更加敏感, 但他們從此難以辨別外語的音素(Cheour et al.,1998; Kuhl, 2010; Werker et al., 2012)。在這個快速的“認知窄化”過程中, 語言學習扮演了非常重要的作用。而在認知窄化之前, 新生兒對不同語種音素的高度敏感性, 則體現了人類早期語言發展過程中最獨特的語言感知和語言辨別能力。考察新生兒對語音的感知、辨別和學習, 不僅能揭示語言功能在發展最初階段的認知神經機制, 幫助構建發展語言學和發展心理學的相關理論, 還能對自閉癥等神經發育性疾病的早期預警和臨床診斷提供有價值的線索。

2 新生兒對語音的感知偏好

早期的新生兒和嬰兒研究通常采用“習慣化?去習慣化范式”并以“奶嘴吮吸頻率”為指標。實驗者先讓被試熟悉特定的語音材料, 這一“習慣化”的過程通常伴隨被試吮吸奶嘴頻率的逐漸下降;接著給被試播放新異的語音材料, 如果發現被試的奶嘴吮吸頻率突然升高, 則表明被試能感知到新舊語音材料的差異, 即新語音材料引起了“去習慣化”過程。利用這一范式, 大量行為學研究發現,新生兒對語音、母語以及母親的聲音均具有感知偏好(見綜述：于文汶 等, 2022; 周玉, 張丹丹, 2017)。簡言之, 在“去習慣化”過程中, 新生兒在收聽語音時吮吸奶嘴的頻率比收聽非語音時顯著更高, 這說明他們對前者有更多的注意偏好(Vouloumanos &Werker, 2007); 而相比于外語, 新生兒聽母語時吮吸奶嘴的頻率更高(Mehler et al., 1988; Moon et al., 1993)。還有研究對比了母親和其他女性的聲音, 發現新生兒更喜歡前者, 他們聽前者時吮吸奶嘴的頻率更高(deCasper & Fifer, 1980)。

由于新生兒無法遵循指導語進行有意識的主動行為輸出, 因此行為學指標容易受到實驗任務不相關因素的干擾。與行為學研究不同, 隨著腦觀測技術的不斷進步, 近年學者們可以利用腦電和功能近紅外光譜成像(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)等方法直接觀察新生兒大腦對語音的感知過程。其中腦電方法主要采用事件相關電位技術并借助oddball 范式, 關注“失匹配反應”成分(mismatch response, MMR), 該成分是成人失匹配負波(mismatch negativity, MMN)的早期形態。例如, Beauchemin 等(2011)發現母親的聲音比其他女性的聲音能在新生兒大腦誘發波幅更大、潛伏期更短的MMR。與腦電技術相比, fNIRS技術能幫助我們揭示新生兒大腦在語音加工中的敏感性和特異性皮層區域。基于fNIRS 的元分析(陳鈺 等, 2020)表明, 新生兒感知語音的腦區主要為額葉、顳葉、下頂葉, 且具有左側化優勢, 同時此左偏側化腦激活還受到實驗對比條件的影響：將非語音(口哨交流聲等)與外語進行比較時,新生兒的顳葉和額葉對外語有更強的腦激活, 在外語條件下表現為左偏側化(May et al., 2018); 將母語和外語進行比較時, 雖然兩種語音均激活了新生兒的雙側顳葉, 但母語條件下左側顳葉的激活強于右側(Kotilahti et al., 2010; May et al., 2018;Pe?a et al., 2003; Sato et al., 2012; Vannasing et al.,2016)。語言加工的左側化優勢不但體現在腦功能層面, 新生兒(含29 孕周以上的早產兒)的顳葉在形態上也具有左側化優勢(見綜述 Bisiacchi &Cainelli, 2022)。例如有研究發現新生兒的語言腦區(主要是顳上和額下腦區)在皮層面積和厚度等指標上均具有左側化優勢(Li et al., 2014), 且語言腦網絡在左半球具有更高效的結構性連接(Ratnarajah et al., 2013), 新生兒左半球白質纖維的連通性可預測嬰兒12 月齡時句法等語言能力的發展水平(Sket et al., 2019)。

3 新生兒對語音要素的辨別

除了上述語音感知偏好, 新生兒還具有極強的音素辨別能力, 他們能分辨不同語種的元音和輔音(注：音素分為元音和輔音兩類), 并在此基礎上辨別音節(元音和輔音的組合)和音節序列(陳鈺,張丹丹, 2020)。新生兒能夠同時辨別母語和外語的音素, 這也是此發展階段最獨特的語言能力(與嬰幼兒、兒童和成人相比)。采用習慣化?去習慣化范式, Moon 等(2013)在一項經典的發展語言學研究中發現, 新生兒在母語和外語條件下均能辨別元音, 且對母語元音的辨別能力更強, 后者提示了胎兒期學習的作用, 因為胎兒在孕24 周齡的時候就可以聽見媽媽周圍以及媽媽自己說出的母語了。行為學研究還發現, 新生兒能區分不同語種的句子(Ramus et al., 2000), 并分辨音節(Bertoncini et al.,1987)以及音節的重音模式(Sansavini et al., 1997)。

除了行為學層面的觀察, 不少腦科學研究也直接證明了新生兒具有極強的對語音要素的辨別能力。以 MMR 為指標的腦電或腦磁研究利用oddball 范式發現, 新生兒大腦能區分元音(Cheour-Luhtanen et al., 1995; Kostilainen et al., 2020;Kujala et al., 2004; Partanen et al., 2013)、元音的音高(Kujala et al., 2004)、輔音(Mahmoudzadeh et al.,2017; Partanen et al., 2013), 且MMR 的潛伏期在左半球比右半球更短(Mahmoudzadeh et al.,2017)。fNIRS 研究發現, 新生兒的顳葉、額葉及頂葉可區分元音(Benavides-Varela et al., 2012);僅孕30 周齡的早產新生兒即表現出語言的左側化優勢, 他們的左側顳葉對音節的神經響應比右側更快、更持久, 左側額下回可區分輔音, 但無法區分說話人的性別(Mahmoudzadeh et al., 2013)。此外, 腦觀測研究發現新生兒大腦能感知和辨別音節序列：他們對音節序列的首音節產生更大的腦電負波(Teinonen et al., 2009); 雙側顳葉和左側額下回能區分由三個不同音節(分別用ABC 指代)組成的三個不同序列ABB、AAB 和ABC (Gervain et al., 2008, 2012); 在音節序列中交換首尾音節比交換中間音節會更多地激活顳葉和額葉(Ferry et al.,2016)。新生兒這種對音節序列結構的感知和辨別是新生兒和嬰兒階段進行語音流詞匯切分和語言統計學習的基礎。

4 新生兒對語音的學習

上述新生兒語音感知和音素辨別研究, 或利用出生前的語言暴露環境被動觀測胎兒的語言學習(例如Moon et al., 2013), 或僅在單個時間點考察新生兒的語音感知能力(上述除Moon 外的所有研究)。至今僅發現一項胎兒研究(Partanen et al.,2013)采用了語音學習材料并觀測了學習引起的新生兒腦功能的改變：實驗者讓胎兒在孕29 周至出生前, 每天收聽8 分鐘的音節序列(含標準刺激/tatata/、元音變體/tatota/、音高變體/tat?ta/), 結果發現胎兒出生后, 學習組新生兒對學習過的音高變體產生了比控制組更大的MMR 波幅, 但在元音變體條件未發現組間差異。該研究既表明胎兒階段的學習可產生語音記憶表征, 又提示出生前的學習具有一定的局限性。

至今僅有兩項研究通過觀測和對比新生兒語音學習前后的大腦活動, 揭示了學習引起的大腦可塑性改變。第一項研究(Cheour et al., 2002)讓新生兒在夜間睡眠時收聽2.5～5 小時的元音材料(/y/和/i/), 并以標準刺激/y/、偏差刺激/i/和/y/i/在oddball 范式中采用腦電方法測試學習效果。結果發現, 雖然學習前新生兒即可區分單元音/y/和/i/,但只有經過夜間學習才能在次日清晨分辨/y/和復合元音/y/i/, 且學習后單元音/i/誘發的MMR 波幅也比學習前更大。同時該研究還發現, 新生兒的這一學習效應至少能保持到次日晚, 并可推廣至不同音高的相同元音, 但不能推廣到未學習的元音材料。第二項研究(Wu et al., 2022)采用fNIRS考察了元音學習(收聽正時序和逆時序播放的元音材料)對新生兒大腦皮層的可塑性改變。結果發現與對照組相比, 學習組新生兒的雙側額葉(額下回)在5 小時的學習結束時對學習過的元音產生了更快的神經響應(與學習過的對照音——逆時序元音相比); 學習結束后經2 小時的睡眠, 大腦的雙側顳上回、緣上回, 以及左側頂下腦區對學習過的元音激活更強(與對照音相比)。值得注意的是,Wu 等(2022)的研究還發現, 新生兒在語音學習之前并不能區分元音和對照音, 這似乎與此前的研究(例如Moon et al., 2013)發現的新生兒具有元音辨別能力相矛盾。這可能是因為此前的研究采用了帶有韻律信息的語言材料(注：韻律又被稱為“語言的音樂”, 它由音調、響度、語速和停頓等特征組合構成)。例如, 有的研究采用了韻律特征各異的元音材料(Moon et al., 2013), 還有的研究甚至采用了給嬰兒講故事時的“媽媽語” (Pe?a et al.,2003; Sato et al., 2012), 后者是成人與嬰兒交流時采用的抑揚頓挫的特殊說話方式(含豐富的韻律信息)。考慮到新生兒大腦對語音韻律的高敏感性(Zhang et al., 2019; 張丹丹 等, 2019, 2023), 這些研究觀察到的新生兒對元音的辨別可能實質是韻律辨別。與此不同, Wu 等(2022)的研究嚴格控制了語音材料的韻律特征(見該研究附件材料), 發現剛出生的新生兒不能分辨正時序和逆時序播放的元音, 但經過了數小時的語音學習后, 他們便具有了元音辨別能力。

此外, 上述三項語音學習研究(Cheour et al.,2002; Partanen et al., 2013; Wu et al., 2022)僅考察了元音學習; 并且雖然兩項新生兒研究均提示睡眠對語音學習有重要影響(Cheour et al., 2002; Wu et al., 2022), 但由于實驗未對睡眠進行操縱, 尚無法確定睡眠對新生兒語言學習的記憶鞏固作用。

5 早期語言發展對自閉癥的潛在預測價值

自閉癥是幼兒時期最主要的神經發育性疾病, 該病以社會交往障礙、語言交流等溝通障礙、刻板和重復性行為為主要特征, 嚴重影響患兒終身的社會功能和生活質量(American Psychiatric Association, 2013), 目前報告的全球平均患病率為1%～2% (Hirota & King, 2023; World Health Organization, 2023; Zeidan et al., 2022)。語言發展障礙是自閉癥的主要問題之一, 患兒不但常表現出接受性和表達性語言能力的下降(Belteki et al.,2022), 他們位于顳葉和額葉的語言加工腦網絡也存在明顯的結構和功能異常(Tryfon et al., 2018)。已知早診斷和早干預可不同程度地改善患兒的癥狀和預后, 但目前尚無研究直接考察新生兒語言發展與自閉癥的關系。本節主要綜述嬰兒階段的相關研究, 重點關注對自閉癥診斷具有預測作用的縱向追蹤研究。這些縱向研究的對象通常為自閉癥高風險(high risk for autism, HRA)嬰兒, 即具有遺傳風險(家族病史)、腦結構或功能異常、母孕期不利因素(高齡、先兆流產、病毒感染、藥物濫用、出生窒息等)的嬰兒(Hirota & King, 2023)。

已有的HRA 嬰兒縱向追蹤研究表明, 語言的行為學指標通常在1 歲以后才顯示出對自閉癥的預測作用, 而語言加工的腦功能或結構指標在嬰兒3 月齡甚至更早時就體現出了預測價值(Ayoub et al., 2022; Clairmont et al., 2021; Molnar-Szakacs et al., 2021)。至今發現了4 項對HRA 嬰兒語言發展腦觀測的縱向追蹤研究, 其中3 項表明了嬰兒期語言腦指標對自閉癥的預測作用。Liu 等(2020)采用靜息態功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)研究發現, 1.5 月齡HRA嬰兒語言腦網絡的功能連接弱于健康對照組; 且發展到9 月齡時, 健康組嬰兒主要增強了聽覺皮層和海馬之間的功能連接, 而HRA 嬰兒則增強了聽覺皮層和軀體感覺皮層間的功能連接。隨后該課題組用fMRI 繼續考察了9 月齡嬰兒收聽含統計學和韻律線索的語音時的腦活動(Liu et al.,2021), 發現HRA 組比健康對照組在左側顳葉和杏仁核的激活減弱, 雙側初級聽覺皮層和右側前腦島間的功能連接減弱, 且這些語音加工任務中的神經指標可預測3 歲時HRA 組被試的自閉癥癥狀。Pecukonis 等(2021)利用fNIRS 考察了6 月齡嬰兒收聽音節序列時的腦活動, 發現3 歲時確診為自閉癥的HRA 組嬰兒在雙側額葉和顳葉前部比健康對照組和3 歲時未確診為自閉癥的HRA 組嬰兒的激活更弱, 這提示6 月齡時語音加工的額葉和顳葉激活程度可有效預測自閉癥。Righi 等(2014)采用腦電考察了12 月齡嬰兒收聽語音時額葉與顳/頂葉之間的功能連接, 發此語言腦網絡連接在健康對照組、3 歲時未確診為自閉癥的HRA組、3 歲時確診為自閉癥的HRA 組這3 組嬰兒中的強度依次減弱。該研究表明12 月齡時語音加工的語言腦網絡連接強度可為3 歲時自閉癥的診斷和癥狀嚴重程度提供有價值的預測信息。此外,非縱向研究還發現了HRA 嬰兒對重復音節的習慣化減弱：與健康對照嬰兒表現出的習慣化不同,重復音節能持續激活3 月齡HRA 嬰兒的雙側顳葉(Edwards et al., 2017), 并在9 月齡HRA 嬰兒的額葉誘發波幅無衰減的 P150 成分(Seery et al.,2014)。另外, 采用非語言材料的fMRI 研究還發現, 4～7 月齡HRA 嬰兒對人類的聲音更不敏感,右側顳葉和內側額葉在人類聲音條件的激活弱于健康對照嬰兒(Blasi et al., 2015; Braukmann et al.,2018)。

語言加工的大腦偏側化也對自閉癥具有預測作用。針對兒童和成人的綜述表明, 自閉癥患者語言加工的左偏側化往往減弱或消失(Lindell,2020), 甚至在核心語言區(顳上回和額下回)表現為右偏側化(Herringshaw et al., 2016)。至今發現了五項基于語言偏側化的HRA 嬰兒縱向追蹤研究,其中三項表明了嬰兒期語言偏側化指標對自閉癥的預測作用。Seery 等(2013)的腦電研究發現, 音節誘發的慢波在健康對照嬰兒從6 月齡到12 月齡期間發展出了典型的左偏側化, 而HRA 嬰兒則在半年中無此改變。類似的, Keehn 等(2013)采用fNIRS 考察了3～12 月齡9 個月期間嬰兒加工音節序列時腦功能連接的變化, 發現3 月齡HRA 嬰兒左半球語言區的功能連接隨年齡逐漸減弱, 到12月齡時已顯著弱于健康對照組。Finch 等(2017)在12 月齡嬰兒的輔音辨別任務中發現, 那些3 歲確診為自閉癥的HRA 嬰兒在12 月齡時的MMR 即表現出了右偏側化, 而12 月齡的健康對照組則具有左偏側化的MMR。因此, 嬰兒期在音素辨別任務中的MMR 偏側化可能是自閉癥的有效預測指標。弓狀束是連接核心語言區Broca 區(在額下回)和Wernicke 區(在顳上回)的神經通路。兩項MRI彌散加權成像研究發現：1.5 月齡健康對照組嬰兒的弓狀束表現為左偏側化, 而HRA 組則表現為右偏側化, 且弓狀束的偏側化可預測3 歲時的自閉癥癥狀(Liu et al., 2019); 從6 月齡起, 那些2 歲確診為自閉癥的HRA 嬰兒的以弓狀束為核心的語言腦網絡連接就已弱于健康對照組, 且HRA 嬰兒的語言腦網絡連接強度可預測2 歲時的自閉癥癥狀(Lewis et al., 2017)。此外采用非語言材料的fNIRS 研究還發現, 與健康對照組和3 歲未診斷為抑郁癥的HRA 組相比, 那些3 歲時確診為自閉癥的HRA 患兒在他們4～6 月齡時, 其左側顳葉對人類聲音的激活減弱、對非人類聲音的激活增強,且此偏側化異常對3 歲自閉癥癥狀有預測作用(Lloyd-Fox et al., 2018)。

上述HRA 嬰兒研究已充分表明了早期語言發展對自閉癥的預測價值。同時我們發現, 這些嬰兒研究關注的腦指標以及采用的語音感知和辨別任務又完全可以在新生兒階段實現(參見本文2～4 節的新生兒研究綜述)。已知年齡越小, 大腦發育的可塑性越大, 因此如果在新生兒期就獲取語言加工的腦神經指標, 構建反映個體語言能力形成和發展的最早期行為?腦特征指標體系, 有望為自閉癥的早診斷提供最具時間收益的個體化預警參數。

6 研究展望

綜上所述, 目前針對新生兒語音感知、辨別和學習的研究表明：1)新生兒存在語音感知偏好,他們更喜歡語音、母語及母親的聲音, 并表現出大腦的左偏側化; 2)新生兒具有獨特的音素辨別能力, 他們的大腦不但可區分所有語種的元音、輔音, 而且已經能辨別相對復雜的音節和音節序列; 3)新生兒階段的語音學習會引起大腦語言神經網絡的可塑性改變。此外有不少嬰兒研究發現,早期語言發展的腦指標對自閉癥具有顯著的預警和診斷價值。基于已有研究尚存在的不足, 我們認為在新生兒語言加工的基礎研究和臨床轉化研究領域, 有以下三個問題需要解決。

第一, 語音材料的韻律特征沒有得到關注和重視。已有的絕大多數新生兒研究沒有控制語音材料在條件間的韻律特征差異, 導致韻律因素至少在三個方面對已有結果和結論造成潛在干擾。1)新生兒的音素辨別可能受韻律感知的干擾。前文已述及, 有的新生兒研究選用了音高不同的元音(例如Moon et al., 2013)或者韻律信息豐富的“媽媽語”作為實驗材料(例如 Pe?a et al., 2003;Sato et al., 2012), 發現新生兒具有元音辨別的能力; 而Wu 等(2022)在控制了韻律因素后發現, 剛出生的新生兒并不能辨別元音, 但經5 小時的元音學習他們的大腦可迅速表征并辨別元音。2)語音中的韻律信息還讓我們對胎兒語言學習的有效性產生了質疑。唯一的一項胎兒語音學習研究發現(Partanen et al., 2013), 胎兒僅對音高產生了學習效應, 而對元音的學習效應不顯著, 這可能表明胎兒僅能學習語音的韻律而非音素。類似的, 與外語相比,新生兒不但偏好母語而且偏好低通濾波的母語(Mehler et al., 1988), 這提示母語偏好可能是胎兒對母語中的韻律線索進行學習造成的(注：胎兒聽到的是經母體組織低通濾波后、以韻律信息為主的語音)。3)新生兒大腦對語言的左偏側化可能受到韻律因素的影響。偏側化是大腦功能特異性的體現, 語言的大腦左半球優勢是語言界最公認的結論之一(Friederici, 2011; Hickok & Poeppel,2007), 語言的左半球特異化是與生俱來的嗎？如果新生兒研究沒有發現語言的左側化優勢, 那可能是由于語言材料中韻律因素的干擾造成的, 因為新生兒對韻律的加工是右偏側化的(Cheng et al.,2012; Telkemeyer et al., 2009; Zhang et al., 2019;張丹丹 等, 2023)。例如, Perani 等(2011)采用“媽媽語”講故事的材料考察新生兒語言加工, 發現語音條件(與靜息態相比)激活了新生兒雙側大腦并表現為右偏側化; May 等(2011)對語音材料進行了低通濾波, 結果發現母語(與外語相比)激活了新生兒的雙側語言區。這兩項研究之所以未能發現語言的左偏側化, 可能是因為語音材料的韻律特征被凸顯和放大了。值得借鑒的是, Arimitsu 等(2011)分離了語音材料的音素和韻律特征, 發現新生兒左腦(緣上回)主要對元音辨別敏感, 而右腦(顳葉)主要對韻律辨別敏感。總之, 鑒于韻律對語言研究在上述三個方面的干擾, 我們強烈建議未來的研究嚴格控制語音材料的韻律因素, 重新審視和驗證新生兒的語音感知偏好、對元音和輔音的音素辨別能力、語言加工的大腦偏側化, 以及胎兒語音學習等領域的已有結論。除了排除韻律對語言研究的影響, 我們還可以深入考察韻律加工對語言學習的影響。例如, 有研究發現富含韻律的“媽媽語”可促進7 月齡嬰兒對語音的有效編碼(Kalashnikova et al., 2018), 也能促進成人的詞匯學習(Ma et al., 2020)。富含韻律的語音材料是否能幫助新生兒更快更好地學習語言呢？這是一個有價值的研究方向。

第二, 新生兒語音學習的認知神經機制尚不清楚。本文所提及的新生兒語音加工研究幾乎全采用習慣化?去習慣化范式(行為學和fNIRS 研究)或odd-ball 范式(以MMR 為指標的腦電和腦磁研究), 在單個時間點考察新生兒的語音感知和分辨能力。而在語音學習方面, 至今僅發現兩項研究考察了新生兒對元音的學習(Cheour et al., 2002;Wu et al., 2022)。已知新生兒對元音和輔音的感知存在一定的差異(Benavides-Varela et al., 2012),那么新生兒是如何學習輔音的？他們學習輔音時大腦會發生哪些神經可塑性改變？我們建議未來研究參考Wu 等(2022)的實驗范式, 采用韻律特征嚴格控制的語音材料, 借助腦電和fNIRS 技術考察新生兒對輔音的學習。除了輔音學習, 語言學習方面同等重要的問題是：睡眠對新生兒語音學習的作用是什么？新生兒每天睡眠近20 個小時,他們在清醒時對語音要素的大腦表征能否通過睡眠得到鞏固和加強？已知成人睡眠有助于鞏固新知識和新技能, 從而對學習內容產生穩定和持久的記憶表征(Diekelmann & Born, 2010), 此過程稱為睡眠依賴性記憶鞏固(Stickgold, 2005)。大量研究發現, 短時間的非快速眼動睡眠(non-rapid eye movement, NREM)對陳述性記憶(包括情景記憶和語義記憶)具有顯著的鞏固作用(Rasch et al.,2007), 記憶鞏固效果與睡眠腦電慢波密切相關(Diekelmann et al., 2009)。然而, 新生兒僅具有NREM 睡眠的雛形(稱為“安靜睡眠”階段), 尚未發展出睡眠慢波(注：睡眠慢波最早只能在2～4 月齡嬰兒中觀察到; Fattinger et al., 2014)。至今報道的睡眠依賴性記憶鞏固最小發生在 3 月齡(Horváth et al., 2018), 而睡眠對語言學習的鞏固效應最小發現在 6 月齡(Friedrich et al., 2017;Simon et al., 2017)。我們建議未來研究通過操縱睡眠, 或利用腦電技術分析睡眠不同階段的占比,揭示睡眠特別是安靜睡眠階段對新生兒語言學習的記憶鞏固作用。進一步的, 新生兒睡眠對語言學習進行記憶鞏固的神經機制是什么？標靶記憶重激活(targeted memory reactivation, TMR; Rudoy et al., 2009)是在睡眠期間調控記憶加工的有效方法, 該過程顯著激活海馬旁回、丘腦、內側顳葉等記憶相關腦區(van Dongen et al., 2012), 近年被廣泛用于考察睡眠依賴性記憶鞏固的神經機制(Hu et al., 2020)。TMR 范式已成功應用于2 歲幼兒的情景記憶(Prabhakar et al., 2018)和單詞學習研究(Johnson et al., 2021)。我們建議后續研究采用TMR 范式, 在新生兒睡眠時對語音學習的記憶加工進行調控, 借助腦電或fMRI 指標揭示新生兒睡眠依賴性記憶鞏固的神經機制。了解和掌握新生兒語言學習的機制和特征, 可以為此發展階段語言學習的干預提供科學依據。

第三, 新生兒語言發展的臨床轉化研究尚屬空白。新生兒語言加工的腦指標可否預測自閉癥？通過本綜述發現, 新生兒和嬰兒對語言的敏感可能是天生的。利用語言相關的腦指標有望在嬰兒甚至新生兒階段就發現自閉癥等神經發育性疾病的征兆(而語言的行為學指標在1～2 歲才具有預測價值), 從而實現自閉癥的早診斷和早干預。目前僅一項研究發現, 半歲之前的語言腦指標可預測3 歲時自閉癥的診斷和癥狀(1.5 月齡：Liu et al., 2019)。其他的數項HRA 嬰兒研究或發現了6 月齡及更晚階段的預測指標(Finch et al., 2017;Lewis et al., 2017; Liu et al., 2021; Pecukonis et al.,2021; Righi et al., 2014), 或只發現了自閉癥高低風險組別之間的差異, 未提供自閉癥診斷的預測性信息(Edwards et al., 2017; Keehn et al., 2013;Liu et al., 2020; Seery et al., 2013, 2014)。雖然至今未見到任何HRA 新生兒語言加工的報道, 但我們認為, 這些已發現的嬰兒階段的語言相關腦指標(例如, 語音加工時的語言腦網絡激活水平和連接強度、音素辨別誘發的MMR 偏側化、弓狀束的偏側化)完全可以在新生兒階段獲得。因此, 我們建議未來研究以HRA 新生兒為縱向追蹤對象, 嘗試利用出生后最早期的語言發展腦指標, 對自閉癥等神經發育性疾病進行預測和預警, 將疾病預防和治療的時間窗提前至生命開始的最初幾個月。目前這一臨床轉化研究存在的難點有二。一是由于我國新生兒出生率快速下降引起的可納入追蹤的高危新生兒數量不足, 從而研究周期極大延長, 這點或許可以通過大規模多中心臨床試驗基地協調解決。二是新生兒期單個腦指標對3 歲時疾病診斷的預測效力可能有限, 這就需要我們在新生兒階段采集語音偏好、音素辨別、語言偏側化優勢等多模態的腦觀測數據, 并結合嬰兒期的臨床評估等追蹤數據建立完整的疾病風險評估系統。