外語閱讀焦慮對大腦和小腦閱讀網絡影響的差異*

董 琳 葉揚華 黃慧雅 李麗娜 李何慧 羅躍嘉

(1 深圳大學心理學院腦疾病與認知科學研究中心, 廣東 深圳 518060)(2 吉林醫藥學院外語教研部公共外語教研室, 吉林 吉林 132013)(3 北京師范大學認知神經科學與學習國家重點實驗室, 北京 100875)(4 康復大學(籌)社會發展與管理學院神經心理康復研究所, 山東 青島 266000)

1 前言

隨著社會的發展, 掌握并使用一門外語(如閱讀)變得越來越重要。以往研究多從認知因素上探討影響外語閱讀的因素, 比如正字法或語音加工(Blomert, 2011; McCandliss & Noble, 2003)等。但目前較多研究發現, 情緒也在外語閱讀中發揮著重要作用, 尤其是外語閱讀焦慮。外語閱讀焦慮是“個體在閱讀外語文本時可能產生的不安、恐懼或壓力的感覺” (Capan & Pektas, 2013), 焦慮的學習者在學習和使用外語的過程中, 很可能對陌生的內容(如單詞、語法和文化背景)感到不安甚至恐懼, 并“期望他們應該理解所有呈現的材料” (Saito et al.,1999)。較高的閱讀焦慮水平往往與更差的閱讀表現有關(Guimba & Calico, 2015; Hu et al., 2021)。基于大樣本的元分析技術也發現, 外語閱讀焦慮和閱讀表現呈現出中等程度的負相關(Li et al., 2022;Teimouri et al., 2019; Zhang, 2019)。這種情緒體驗廣泛地存在于外語學習群體中, 幾乎成為外語學習的普遍現象, 影響外語閱讀效果, 嚴重時甚至會導致閱讀障礙(Buchanan et al., 2014; Horwitz, 2001),但研究者目前仍不十分清楚外語閱讀焦慮影響閱讀表現的神經機制。

在閱讀領域, 以往研究多關注焦慮對情緒網絡的影響。例如, Davis 等人(2018)發現在閱讀障礙組中杏仁核與額葉皮層之間的功能連接可顯著預測閱讀障礙組的焦慮水平, 進一步的中介效應分析發現,焦慮可以通過此連接影響閱讀能力。杏仁核是典型的負責情緒加工的區域, 此結果表明閱讀焦慮可影響情緒網絡的神經活動, 并進一步影響閱讀能力。但值得注意的是, 外語閱讀焦慮對閱讀表現的影響具有一定的領域特異性(Horwitz, 2010; Piccolo et al., 2017), 其可顯著影響外語閱讀能力, 但不顯著影響其他能力(Saito et al., 1999; MasoudZoghi,2012)。這可能是因為外語閱讀焦慮特異性影響了與閱讀過程相關的網絡的神經活動。但以往并未有研究探討外語閱讀焦慮是否以及如何影響閱讀網絡。

流暢性的閱讀需要多個腦區的協同合作。以往研究較為一致的發現大腦內的顳頂區域、枕顳區域和額下回在閱讀尤其是詞匯閱讀中發揮著重要作用, 分別負責形音通達, 正字法加工及語義加工等(Newman & Joanisse, 2011; Norton & Wolf, 2012)。除了大腦, 小腦也參與詞匯閱讀。研究發現, 小腦在詞匯閱讀中的功能主要與自動化加工有關(Danelli et al., 2013; Hung et al., 2019; Nicolson et al.,1999)。與大腦不同, 小腦的細胞構筑較為單一。單一的結構往往對應著單一的功能(Ramnani, 2006)。基于此, 研究者提出小腦的功能具有領域一致性(Gatti et al., 2020; Schmahmann et al., 2019), 小腦在諸如語言、情緒等高級認知加工中的功能與小腦在運動中的功能類似。在運動中, 小腦與運動的自動化、協調性有關(Schmahmann et al., 2019)。在閱讀任務中, 小腦可能也與閱讀的自動化過程有關(Alvarez & Fiez, 2018)。研究發現小腦在自動化加工的序列學習任務范式下顯著激活(Danelli et al.,2013; Hung et al., 2019), 且閱讀障礙者在相關任務中激活強度也顯著異于正常讀者(Nicolson et al.,1999; Menghini et al., 2006; Yang et al., 2013)。小腦缺陷假說認為小腦可以通過自動化加工影響閱讀表現：小腦損傷可導致自動化加工能力異常, 并最終導致閱讀障礙(Alvarez & Fiez, 2018; Mari?n et al.,2014; Nicolson et al., 2001)。這些證據表明, 小腦在閱讀中發揮的作用可能與大腦不同, 大腦內不同的閱讀區分別與形、音、義加工等需要認知努力的認知加工有關, 而小腦則與自動化的閱讀過程有關。

大腦和小腦的功能分化可能會調節焦慮對大、小腦內閱讀網絡的影響。加工效率理論提出焦慮情緒在資源分配中具有優先級(Eysenck et al., 2007)。焦慮情緒會侵占原本用于任務的注意資源, 導致過度的情緒加工和不足的任務加工, 進一步破壞任務網絡的協同合作, 最終影響相關的任務表現(Bishop, 2007, 2009; Pessoa, 2017)。例如, 英文動詞產生任務中, 高焦慮組被試在完成英語動詞任務時焦慮程度更高, 在腹側前扣帶皮層和腹側紋狀體(與情緒加工有關)表現出更強的去激活(即基線條件下這些腦區的活動比任務條件更強), 而且這一區域的活動和焦慮程度表現出相關。同時高焦慮組被試在左側顳上回(與形音轉化、語音編碼等語言加工過程有關)、右側額上回、右側額中回和右側楔葉(與執行控制和注意調節有關)表現出更強的激活, 反映了高焦慮組被試更多的言語產生相關腦區和注意相關腦區的參與, 這可能是認知資源不足的補償反應。并且, 腹側紋狀體和左側顳上回的激活存在顯著負相關。這說明情緒相關的腦區和言語產生腦區之間可能存在相互影響(劉聰慧, 2006)。相對而言, 小腦負責自動化加工, 自動化反應是一種內隱加工過程, 不需要占用大量注意資源, 受焦慮的影響可能更小(Janacsek et al., 2019; Norton & Wolf,2012), 而大腦需要同時協調認知任務和情感任務,工作負荷較大, 認知資源緊張, 受焦慮的影響可能更大。因此, 閱讀焦慮可能會不同程度的影響大腦和小腦內的閱讀網絡。但目前很少有研究報告焦慮是否以及如何影響小腦。

綜上所述, 大腦和小腦在閱讀任務中表現出功能分化, 大腦的閱讀網絡可能更多的負責正字法加工、詞匯識別和語音解碼等重要功能, 小腦可能更多負責自動化反應處理, 大腦和小腦在閱讀過程中分工的差異可能導致閱讀焦慮對大腦和小腦的影響不同。因此, 本研究提出假設：外語閱讀焦慮對大腦和小腦閱讀網絡的影響存在著差異, 在焦慮情況下, 大腦閱讀網絡的神經活動(比如激活或者閱讀腦區間的功能連接)會顯著減弱, 但小腦內的閱讀網絡由于與自動化加工有關, 可能不易受到焦慮的影響。為了考察此問題, 本研究擬結合行為測查和神經影像技術開展研究。通過行為實驗驗證外語閱讀焦慮與外語閱讀表現的相關關系, 并通過語音押韻判斷任務, 來探討外語閱讀焦慮影響大腦和小腦詞匯加工的差異性。

2 材料和方法

2.1 被試

本研究一共招募了60 名成年大學生被試, 這些被試以漢語為母語、英語為第二語言, 且英語學習時間為7 年以上。11 人未被納入分析：其中4人中途退出實驗, 2 人在押韻判斷任務的正確率低于50%, 5 人在功能磁共振設備中的頭動大于1.5 mm的篩選標準。最終, 49 名被試被納入分析, 平均年齡為19.85 ± 1.624 歲 (28 男21 女)。這些被試均為右利手, 身體健康狀況良好, 視力或矯正視力正常,體內無任何金屬植入物, 無精神病史及長期服藥史。實驗前均有主試介紹實驗程序和告知被試注意事項, 并且簽署知情同意書。實驗分行為實驗和功能性磁共振實驗兩個階段, 前后間隔時間不超過兩周。另外, 該研究所有實驗程序和處理均通過深圳大學磁共振中心倫理與人體保護委員會的批準。

2.2 行為測驗

本研究首先評定了被試的外語閱讀焦慮水平和外語閱讀能力。

外語焦慮水平測驗：1)外語閱讀焦慮量表中文版(Foreign Language Reading Anxiety Scale, FLRAS;Hsiao, 2002; Saito, 1999)該問卷由20 個項目組成,采用Likert 5 點評分法, 被試對20 個項目的評分之和為測驗得分, 得分越高, 代表個體的焦慮水平越高。Hsiao (2002)基于此研究的FLEAS 中文版測查了該問卷在中國的英語學習者中的信效度, 結果表明該問卷信度較高(Cronbach α = 0.93), 效度可靠(問卷與閱讀表現的相關性顯著,r= -0.32,n= 434,p＜ 0.01)。2)英語焦慮來源問卷(Questionnaire for English Reading Anxiety Sources, QERAS; 朱營營,2012)。問卷改編自前人研究(Saito et al., 1999;Matsumura, 2001), 結合教學經驗提出了可能導致英語焦慮的10 個因素, 分別是(1)不認識的詞匯或語法(2)文化沖擊(3)閱讀中的時間限制(4)較慢的閱讀速度(5)消極的自我評價(6)缺乏話題相關的背景信息(7)缺乏閱讀技巧(8)教學方法(9)學生心態(10)閱讀材料的難度。該問卷采用Likert 5 點評分, 問卷總分越高, 個體的焦慮程度越強。3)英語焦慮自評(English Anxiety Self Assessment, EASA), 此項目為英語焦慮水平測驗的補充, 要求被試主觀評價自己的英語焦慮水平, 評分范圍為1 至7 分, 分值賦值越高代表英語焦慮水平越高。

這3 個量表分別從不同水平對被試的外語閱讀焦慮水平進行了測查。外語閱讀焦慮量表主要用于評估個體的外語閱讀焦慮水平, 使用者廣泛, 但問卷結構維度較為單薄(MasoudZoghi, 2012), 不能全面反映外語閱讀焦慮的特性。因此, 本研究同時納入英語焦慮來源問卷, 從焦慮來源的角度評估個體的焦慮水平。除了使用結構化問卷, 英語焦慮自評也作為補充測驗被納入本研究。

外語閱讀表現測驗包括：1)英語閱讀能力測試(Woodcock et al., 1987) 包含真詞識別(Word Identification, WI )和假詞辨認(Word Attack, WA)兩個子測驗, 主要用于評估個體的形音轉換能力。真詞識別測驗要求被試按順序讀出A4 紙上呈現的字母或英文單詞, 直到無法識別或連續讀錯6 個為止。主試記錄正確拼讀的個數。正確拼讀的單詞數量越多, 被試閱讀能力越好; 假詞辨認測驗要求被試嘗試根據發音規則拼讀假詞, 直到無法完成或者連續讀錯6 個為止。主試記錄正確拼讀的個數,正確拼讀的單詞數量越多, 個體的閱讀能力越好。2)快速字母命名測試(Rapid Automatized Naming of letters, RAN; Denckla & Rudel, 1974)可評估個體的閱讀效率。測試要求被試在保證準確性的同時盡快讀出所呈現的英文字母陣列, 記錄完成時間和錯誤數。RAN 測試被認為能夠反映參與者對字符的連續加工和自動化反應, 完成時間越快代表自動化加工越流暢、閱讀效率越高(Georgiou et al., 2018;Georgiou & Parrila, 2013)。3)英語能力自評(English Behavior Self Assessment, EBSA), 該問卷為英語閱讀表現測驗的補充項目, 要求被試主觀評價自己的英語能力, 評分范圍為1 至7 分, 分值賦值越高代表英語閱讀水平越高。

一般焦慮測驗：特質-狀態焦慮量表(State-Trait Anxiety Inventory, STAI; Spielberger et al., 1971)。該問卷用于測查被試的一般焦慮水平, 問卷總分越高代表個體焦慮程度越強。重測信度較高,Cronbach α = 0.850; 結構效度分析表明內部一致性系數KMO = 0.824,n＞ 30,p＜ 0.001(Vitasari et al.,2011)。該測試主要用于對比一般焦慮和閱讀焦慮,強調閱讀焦慮發生的特異性。

2.3 功能性磁共振實驗

2.3.1 實驗設計與材料

實驗范式為英語押韻判斷任務。實驗中被試需要判斷在屏幕中央呈現的兩個英文單詞的發音是否押韻, 并按“1”鍵和“4”鍵進行是否判斷。實驗前會對被試進行培訓以確保參與者掌握押韻規則, 并且在被試間進行了左右手反應的按鍵平衡。

實驗程序通過E-prime 3.0 編寫, 采用區組設計。實驗全程共計13 個區組, 包含6 個平均時長為24 s 的任務區組和7 個時長為18 s 的基線區組, 基線區組和任務區組交替進行(如圖1-Ⅰ), 總時長持續4.85 分鐘。在任務區組中屏幕中間會同時呈現兩個英文單詞, 單詞之間用“+”間隔, 以控制被試的注視點始終落在屏幕中央(如圖1-Ⅱ)。參與者需要在2500 ms 內判斷這兩個單詞的發音是否押韻并進行按鍵反應, 反應后為空屏(500 ms), 隨后進入到下一個試次; 若超時未反應則自動進入下一個試次。在基線區組中屏幕會呈現2500 ms 的“+”和500 ms 的空屏, 被試只需要注視不需要做按鍵反應。實驗全程收集被試的fMRI 數據, 并記錄反應時和正確率。

圖1 英語押韻判斷任務實驗流程圖

2.3.2 數據采集

使用深圳大學磁共振中心3T 西門子Prisma 磁共振掃描設備采集實驗數據。T1 加權結構像使用磁化準備快速采集梯度回波序列(magnetizationprepared rapid acquisition gradient echo, MPRAGE)采集, 具體掃描參數為：重復時間(repetition time,TR) = 2400 ms, 回波時間(echo time, TE) = 2.19 ms,反轉角(flip angle) = 8°, 層厚(slice thickness) = 1 mm,層數(slices) = 256, 掃描視野(field of view, FOV) =256 mm × 256 mm, 體素大小 = 1 mm × 1 mm ×1 mm, 掃描矩陣(matrix) = 256 × 256, 覆蓋全腦。

功能像使用多層T2 加權回波平面成像序列(multiple slice T2-weighted echo planar imaging sequences, EPI)開啟多層且隔層掃描(interleaved),具體參數為：TR = 1500 ms, TE = 30 ms, 反轉角 =78°, 層厚 = 2 mm, 層數 = 66, FOV = 240 mm ×240 mm, 體素大小 = 2 mm × 2 mm × 2 mm, 掃描矩陣 = 120 × 120。掃描時間為4.85 分鐘, 共獲得194 個時間點的圖像。

2.4 數據分析

2.4.1 行為數據分析

行為數據主要通過SPSS 26 進行統計分析, 主要進行了相關分析和探索性因素分析。以p＜ 0.05為閾值, 報告所有具有統計學意義的結果。

相關分析：考察各行為測驗間的相關關系, 其中, 重點關注外語閱讀焦慮水平與外語閱讀表現的相關性。

探索性因素分析：對外語閱讀表現測驗(WI /WA / RAN)進行探索性因素分析, 采用主成分分析法確定初始因子載荷, 然后對初始因子載荷矩陣進行方差最大化正交旋轉, 最后得到公因子并根據測驗的考察內容和特性對其進行命名, 對閱讀表現進行降維。另外, 為了進一步探索焦慮情緒和閱讀表現下具體維度的相關性, 我們對外語閱讀焦慮水平和得到的兩個公因子(詞匯解碼和詞匯加工效率)進行了相關分析。

2.4.2 功能性磁共振成像數據處理與分析

fMRI 數據處理主要包括預處理和統計分析。預處理采用 DPABI 軟件(http://www.restfmri.net/forum/DPABI)進行(Yan et al., 2016), 統計分析在Matlab SPM 8 軟件包(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm)中進行。

預處理：1)將原始DICOM 圖像轉化為NIFTI格式。2)進行時間層矯正, 時間校正中掃描順序為多層隔層掃描, 使用中間層作為參考層。3)進行頭動矯正和空間標準化。首先, 將功能像和T1 結構像進行配準; 然后將T1 結構像分割得到各個灰質、白質和腦積液, 配準至MNI (Montreal Neurological Institute)標準空間模板, 并生成結構像和功能像關系的映射矩陣; 最后, 根據上一步的映射關系將功能像配準至MNI 標準空間模板, 空間標準化后體素大小為2 mm × 2 mm × 2 mm。4)標準化后的圖像采用4 mm 的平滑核進行高斯平滑以增強信噪比(SNR)。

一階分析：在個體水平提取被試任務體條件下的時間點, 構建一般線性模型, 以頭動參數作為協變量。

激活分析：采用單樣本t檢驗考察被試在英語押韻判斷任務中的腦激活水平。閾限為體素水平p＜ 0.001、簇水平通過FWE 校正且p＜ 0.05。為了區分和觀察大腦和小腦內各自的激活區域, 使用大腦掩模(mask)和小腦mask 分別查看mask 內的激活情況, 并分別提取大腦和小腦掩模內顯著激活的區域, 將其定義為大腦或小腦的閱讀區域, 這些區域將作為感興趣區用于后續分析。

腦-行為相關分析：為了進一步探索外語閱讀焦慮是否以及如何影響閱讀網絡, 我們進行了腦與行為的相關分析。將大腦或小腦內感興趣區體素的激活值與英語焦慮來源問卷以及英語焦慮自評量表的成績進行相關分析。體素水平p＜ 0.001、簇水平通過FWE 校正且p＜ 0.05 的腦區被定義為顯著相關的腦區。

心理生理交互分析(Psychophysiological Interactions)：本研究進一步關注了腦區間的功能連接與閱讀焦慮的關系。基于激活分析, 我們分別在大腦內和小腦內提取了12 個和3 個顯著激活的區域作為種子點(seed), 進行了基于種子點到全腦的心理生理交互分析。之后用心理生理交互分析的結果(PPI 值)分別與外語閱讀焦慮水平進行相關分析。體素水平p＜ 0.001、簇水平通過FWE 校正且p＜0.05 的腦區被定義為顯著相關腦區。

3 結果

3.1 行為測驗結果

3.1.1 相關分析

各測驗的相關分析結果如表1 所示, 主要可以總結為以下3 個方面：

表1 行為測試相關分析

(1)外語閱讀焦慮水平(英語焦慮來源問卷、英語焦慮自評)與外語閱讀表現(真詞識別、假詞辨認、英語能力自評)呈現顯著負相關, 即焦慮水平越高,閱讀成績越低。這種相關關系在多個問卷間得到了重復驗證(如圖2)。外語閱讀焦慮量表成績與外語閱讀表現成績(真詞識別、假詞辨認、英語能力自評)沒有顯著相關(pFLRAS×WI= 0.079,pFLRAS×WA=0.378,pFLRAS×EBSA= 0.433)。

(2)外語閱讀表現(真詞識別、假詞辨認、英語能力自評、快速字母命名)與一般的狀態特質焦慮沒有顯著相關(pTA×WI= 0.782,pTA×WA= 0.27,pTA×EBSA=0.864,pTA×RAN= 0.899,pSA×WI= 0.222,pSA×WA= 0.1,pSA×EBSA= 0.681,pSA×RAN= 0.781)。

(3)英語焦慮來源問卷成績與快速字母命名成績呈邊緣顯著的正相關(r= 0.276,p= 0.055,R2=0.08, 95% CI [-0.002, 0.21]), 即焦慮成績越高, 完成命名測試的時間越長, 閱讀速度越慢, 如圖3。

3.1.2 探索性因素分析

為了進一步探索外語閱讀焦慮對閱讀表現的影響, 我們進行了探索性因素分析。結果如下：KMO 和 Bartletts 球形檢驗中, KMO 值為 0.55,Bartletts 球形檢驗結果顯著(近似χ2= 27.57,df= 3,p＜ 0.001), 表示該數據可以進行探索性因素分析。共提取2 個公因子, 累計解釋總變異達到88.18%。具體因子載荷如表2 所示, 第一個公因子(F1)主要由WI 和WA 成績決定, 這兩個指標在F1 上的載荷均在90%左右, 由于WI 和WA 測試的主要內容是詞匯識別及形音解碼, 我們將第一個公因子命名為詞匯解碼; 第二個公因子(F2)主要由RAN 成績決定, 該指標在F2上的載荷達到99%以上, 我們將其命名為詞匯加工效率。

表2 旋轉后因子載荷矩陣

外語閱讀焦慮水平(QERAS / EASA)與兩個公因子(詞匯解碼和詞匯加工效率)的相關分析結果顯示：外語閱讀焦慮水平與F1 (詞匯解碼)具有顯著負相關(QERAS × 詞匯解碼：r= -0.431,p＜ 0.01,R2=0.19, 95% CI [-0.11, -0.03]; EASA × 詞匯解碼：r=-0.38,p＜ 0.01,R2= 0.14, 95% CI [-0.42, -0.07]),但與F2 (詞匯加工效率)無顯著相關。

3.2 功能性磁共振成像數據的分析結果

3.2.1 激活分析

大腦和小腦在英語押韻判斷任務中都有顯著激活的腦區, 如圖4 和表3 所示。其中大腦內顯著激活的區域包括左側舌回、左內側和旁扣帶腦回、左側中央后回、左側頂上小葉、左側杏仁核、左側角回、右側豆狀殼核、右側角回、右側輔助運動區、雙側腦島和左側丘腦。小腦內顯著激活的區域包括左側小腦Crus I 區延伸至右側小腦VI 區, 小腦中只發現了一個團塊, 但考慮到該團塊較大, 我們呈現了團塊下對應的三個峰值點。這些顯著激活的區域被分別定義為大腦內或者小腦內的閱讀區, 用于后續的數據分析。

表3 大腦和小腦中的激活腦區

圖4 實驗任務下的全腦激活圖

3.2.2 腦與行為的相關分析

為了考察大腦內和小腦內的閱讀區是否以及如何受閱讀焦慮的影響, 我們進行了腦與行為的相關分析。腦指標采用閱讀區域的激活水平, 行為指標采用外語閱讀焦慮水平。如圖5 所示, 在小腦中,右側小腦VI 區(MNI [22, -64, -32], 簇大小 = 108,t(49) = 3.27, 體素水平p＜ 0.001, 簇水平pFWE校正＜0.001)和英語焦慮來源問卷成績呈顯著負相關。同時, 雙側小腦Crus I 區(左側MNI [-30, -64, -30],簇大小 = 147,t(49) = 3.27, 體素水平p＜ 0.001,簇水平pFWE校正＜ 0.001; 右側MNI [44, -62, -34],簇大小 = 139,t(49) = 3.27, 體素水平p＜ 0.001,簇水平pFWE校正＜ 0.001)和英語焦慮自評成績呈顯著負相關。這兩個結果表明, 個體焦慮水平越高,小腦內的閱讀區在閱讀任務中的激活水平越弱。相比之下, 我們并未在大腦內觀察到與焦慮水平呈顯著相關的區域。但大腦內左側中央后回和右側距狀裂周圍皮層與焦慮水平呈邊緣顯著的相關趨勢(左側中央后回：MNI [-50, -6, 42], 簇大小 = 55,t(49) =3.27, 體素水平p＜ 0.001, 簇水平pFWE校正= 0.079;右側距狀裂周圍：MNI [20, -72, 10], 簇大小 = 57,t(49) = 3.27, 體素水平p＜ 0.001, 簇水平pFWE校正=0.069)。

圖5 小腦中的腦激活-焦慮相關分析

考慮到閱讀焦慮與閱讀能力呈現顯著的相關關系, 為了考察閱讀能力的影響, 我們開展了腦的激活水平與閱讀能力的相關分析, 結果發現與焦慮相關的兩個區域的神經活動并不與閱讀能力呈現顯著的相關關系。這一結果表明, 與焦慮相關的兩個區域的激活程度可能并不受閱讀能力的影響。

3.2.3 心理生理交互分析

流暢的閱讀依賴腦區之間的協同合作。我們將在閱讀任務中顯著激活的區域定義為種子點, 考察了這些種子點與全腦其他區域的功能連接是否與焦慮水平有關。研究發現閱讀相關腦區間的功能連接水平與焦慮水平呈顯著的正相關, 具體表現為大腦右側輔助運動區(種子點)和左側頂上回(MNI[-26, -64, 54], 簇大小 = 101,t(49) = 3.27, 體素水平p＜ 0.001, 簇水平pFWE校正= 0.00 1; 如圖6)之間的功能連接與英語焦慮自評成績呈顯著正相關, 即焦慮水平越高, 這兩個區域間的神經同步性越強。

圖6 大腦中的腦功能連接-焦慮相關分析

同上, 我們也考察了此種子點相關的連接與閱讀能力的關系, 但并未發現此連接與閱讀能力的主成分分數顯著相關, 此結果說明此連接可能并不受閱讀能力的調節。

4 討論

通過進行外語閱讀焦慮和外語閱讀表現的相關分析, 以及基于英語押韻判斷任務的腦成像分析,我們探討了外語閱讀焦慮影響大腦和小腦閱讀網絡的神經活動的機制。主要結果如下：1)外語閱讀焦慮與外語閱讀表現之間具有顯著的負相關, 與一般焦慮量表不存在顯著相關, 這可能說明外語閱讀焦慮對外語閱讀的影響與一般性焦慮無關。2)外語閱讀焦慮與詞匯閱讀能力顯著相關, 但與詞匯閱讀的效率并不存在顯著的相關關系, 說明外語閱讀焦慮主要影響詞匯閱讀的準確性而非閱讀速度; 3)外語閱讀焦慮對大腦和小腦閱讀網絡的影響存在著差異, 具體表現為：在小腦范圍內, 外語閱讀焦慮與右側小腦VI 區和雙側小腦Crus I 區的激活水平存在顯著負相關; 在大腦范圍內, 外語閱讀焦慮水平與右側輔助運動區和左側頂上回間的功能連接強度顯著相關。但右側頂上回在外語閱讀任務中并未顯著激活。這些結果表明外語閱讀焦慮可影響閱讀網絡的神經活動, 而且對大腦和小腦內閱讀網絡的影響不同。本研究結合大、小腦的功能分化, 深入揭示了外語焦慮影響外語閱讀的認知與神經機制。

4.1 外語閱讀焦慮影響外語閱讀表現

外語閱讀焦慮問卷和外語閱讀表現的相關分析結果表明, 二者存在顯著的負相關關系, 即更高的外語閱讀焦慮水平意味著更差的閱讀表現。這種負相關在結構化問卷和主觀報告的多個問卷間得到了重復。具體而言, 我們發現英語焦慮來源問卷和英語焦慮自評與真詞識別、假詞辨認和英語能力自評成績均呈顯著相關。但值得注意的是, 我們并未發現通過外語閱讀焦慮量表(FLRAS)測得的焦慮水平與英語能力顯著相關。這一結果可能與問卷結構的單一性有關, MasoudZoghi (2012)在一項定性研究中批評該問卷結構維度較為單一, 不能全面反映外語閱讀焦慮的特性。因此有必要通過多種方式評估個體的閱讀焦慮水平。此外, 外語閱讀表現與一般焦慮成績之間沒有表現出顯著相關, 表明外語閱讀焦慮區別于一般焦慮, 即焦慮對認知表現的影響可能具有一定的領域特異性。未來研究在考察焦慮對行為表現的影響時可區分一般性的焦慮和特異于該領域的焦慮。總體來說, 本研究表明外語閱讀焦慮影響外語閱讀表現, 這與前人結果基本一致。

閱讀表現可以從多種維度進行考察, 前人研究往往只選取單一標準作為衡量閱讀表現的指標, 并未具體探究外語閱讀焦慮與不同閱讀能力的關系(Li et al., 2022; Teimouri et al., 2019; Zhang, 2019)。本研究通過探索性因素分析將外語閱讀表現降維至詞匯解碼和詞匯加工效率兩個因子, 進一步驗證外語閱讀焦慮影響閱讀表現的具體維度。結果表明外語閱讀焦慮(QERAS, EASA)與詞匯解碼本身呈現顯著負相關, 但與詞匯加工效率并不存在顯著的相關關系。這說明外語閱讀焦慮可能影響詞匯解碼本身, 而非詞匯加工效率。根據注意控制理論和加工效率理論, 在焦慮情緒下, 使用合理的補償策略也可以在一定程度上保證加工效率和加工的有效性, 但是該理論認為注意控制系統會優先保證加工的有效性而非加工效率, 即相比于加工的有效性,加工效率更容易被影響(Eysenck et al., 2007)。本研究的結果與加工效率理論的預測不一致, 本研究發現閱讀焦慮不一定會優先影響閱讀效率。一方面,可能說明閱讀焦慮對閱讀表現的影響與以往關于焦慮的研究不同; 另一方面, 此結果可能與閱讀策略有關。如果讀者更加關注閱讀效率, 那么在焦慮的情況下, 可能閱讀效率會被優先補償, 不易受到焦慮的影響; 但如果個體更加關注閱讀的準確性,那詞匯解碼的過程可能會被優先補償, 閱讀速率會被影響。未來的研究可以探討閱讀策略是否可以調節閱讀焦慮對閱讀表現的影響。

前人對外語閱讀焦慮和閱讀表現相關關系的探索主要停留在行為層面, 本研究從神經層面上探討了此問題。首先, 我們發現在閱讀任務中, 焦慮相關的腦區(杏仁核)被顯著激活。在英語押韻判斷任務的激活分析中, 我們發現除了語言加工腦區的顯著激活, 與焦慮相關腦區杏仁核也顯著激活(Roy et al., 2013; Stein et al., 2007)。值得注意的是, 以往關于母語閱讀網絡的元分析并未發現杏仁核的顯著激活(Wu et al., 2012; Murphy et al., 2019)。這表明外語閱讀的過程中更易伴隨著焦慮情緒的產生以及相關腦區的激活。其次, 我們發現閱讀相關腦區和外語閱讀焦慮水平具有顯著的相關關系。腦激活與行為的相關分析結果表明, 外語閱讀焦慮水平和右側小腦VI 區、雙側小腦Crus I 區的激活呈顯著相關。在本研究中, 這兩個腦區在外語閱讀任務中顯著激活。以往研究也發現, 這兩個區域與閱讀相關(Ashburn et al., 2020; Ashida et al., 2019; Meng et al., 2016), 尤其是右側小腦Ⅵ區(Li et al., 2021)。此結果表明, 外語閱讀焦慮可調節閱讀相關腦區的神經活動。考慮到外語閱讀能力與外語閱讀焦慮在行為層面高度相關, 右側小腦Ⅵ區、雙側小腦CrusⅠ區的顯著激活有可能是閱讀能力的神經表現而非閱讀焦慮的影響。為了控制閱讀表現的影響, 我們計算了腦激活與閱讀水平的關系, 但并未發現這兩個顯著激活的區域與閱讀水平相關。此結果可以說明高焦慮情況下異常的小腦活動是由外語閱讀焦慮造成的, 而非閱讀能力。另外, 該區域的激活程度與閱讀能力并未呈相關關系, 有可能是因為任務難度不高, 行為出現天花板效應。

4.2 外語閱讀焦慮對大腦和小腦閱讀網絡的影響存在差異

研究結果和實驗預期存在差異。在前言中我們假設焦慮對大腦和小腦影響程度不同, 具體可能表現為閱讀焦慮可顯著影響大腦內的閱讀區的激活及功能連接, 但并不顯著影響小腦的神經活動。與預期不同, 腦和行為相關分析的結果表明, 閱讀焦慮與小腦內的閱讀相關腦區(右側小腦Ⅵ區和雙側小腦Crus Ⅰ區)的激活程度呈顯著負相關, 而與大腦內額-頂區(右側輔助運動區-左側頂上回)的功能連接的水平呈顯著正相關。

小腦VI 區和小腦Crus Ⅰ區均是參與閱讀加工的重要腦區(Ashburn et al., 2020; Ashida et al.,2019; Meng et al., 2016)。其中右側小腦Ⅵ區也在自動化的序列加工中顯著激活(Menghini et al., 2006;Nicolson et al., 1999; Yang et al., 2013)。焦慮程度與小腦的激活呈顯著負相關, 可能說明焦慮水平越高,自動化的加工過程越困難。大腦額-頂區(右側輔助運動區-左側頂上回)出現了與外語閱讀焦慮顯著相關的功能連接。大腦額-頂網絡是影響注意控制的關鍵腦區(Miranda et al., 2015), 額-頂區功能連接與閱讀焦慮相關可能是因為越焦慮的個體, 注意資源越可能被非任務需求大量占用, 這使得注意網絡腦區間的神經活動的同步性增強。這一結果可能表明閱讀焦慮對大腦和小腦閱讀網絡影響的差異性可能并非體現在作用程度上, 而是作用方式上,焦慮影響小腦的激活, 影響自動化加工; 同時焦慮影響大腦閱讀網絡的功能連接, 影響大腦閱讀網絡的協同合作。另一方面, 英語焦慮水平與小腦激活水平(左側腦CrusⅠ區和右側Ⅵ區)的負相關及其與大腦功能連接的正相關可能說明, 高英語焦慮情況下閱讀的自動化加工降低, 此時調節更多大腦閱讀區進行相應的補償, 以保證任務的正常進行。

另一方面, 焦慮程度與小腦的激活呈顯著負相關, 也可能說明焦慮與小腦發音系統受損有關。右側小腦Ⅵ區可能是小腦內負責發音的區域(Ashida et al., 2019; Frings et al., 2006), 小腦Ⅵ區與發音控制(Chen & Desmond, 2005)和音系加工(Tan et al.,2005)等言語加工過程密切相關。在同樣的押韻判斷任務范式下, 閱讀障礙者在右側小腦Ⅵ區的激活顯著弱于正常讀者(Meng et al., 2016; Raschle et al.,2012)。另外, 研究者還發現, 在言語產出任務中,與低焦慮組相比, 高焦慮組在左側顳上回表現出異常激活(劉聰慧, 2006), 左側顳上回通常被認為與形音轉換和語音提取有關(Jobard et al., 2003;Indefrey & Levelt, 2004), 而右側小腦VI 區和左側顳上回在結構上同屬于小腦-丘腦-皮質通路(cerebello- thalamo-cortical, CTC), 可能存在功能映射關系(Palesi et al., 2017)。因此, 高焦慮和右側小腦Ⅵ區的相關關系可能意味著, 焦慮有可能損壞小腦的發音系統, 導致其更弱的激活。與此同時,大腦右側輔助運動區-左側頂上回表現出更強的功能連接, 這可能說明大腦需要更多的協調合作以保證任務的正常進行。

雖然外語閱讀焦慮影響大腦和小腦閱讀網絡的方式不同, 但其影響的結果可能集中體現在閱讀流暢性。在大腦中, 閱讀流暢性的實現主要依賴多個閱讀腦區間信息的快速整合(Norton & Wolf,2012)。白質通路研究能夠較好反應神經的信息傳遞, 有研究表明正常讀者和閱讀障礙者在大腦閱讀網絡(包括額下回、顳頂區和枕顳區)存在白質差異(Rimrodt et al., 2010)。另外, 大腦與小腦間的功能連接也與閱讀流暢性有關(Wong et al., 2021)。例如,Bernard 等人(2012)發現右側小腦Ⅵ區與大腦左側頂下回(IPL)和額下回(IFG)正常連接可能為流暢閱讀提供了條件。與此一致, 另一項研究發現小腦內與大腦內對應閱讀區的功能連接可以顯著預測個體在閱讀流暢性任務中的表現(Li et al., 2022)。

在小腦中, 閱讀流暢性的發展可能基于自動化加工。Pernet 等人(2009)發現右側小腦是區分有快速命名缺陷的閱讀障礙者與正常讀者的有效腦區(Pernet et al., 2009)。另一項研究通過比較不同缺陷類型的閱讀障礙病人的任務激活, 發現語音意識障礙的病人和快速命名障礙的病人的神經異常體現在不同的腦區, 前者的神經異常發生在大腦額-頂網絡, 而快速命名障礙病人者的神經異常發生在右側小腦(Norton et al., 2014)。

因此, 本研究中, 高外語閱讀焦慮下異常的功能連接和小腦Ⅵ區的異常激活, 有可能反映了高外語閱讀焦慮下更差的閱讀流暢性。值得注意的是,閱讀流暢性不等于閱讀速度。閱讀流暢性是一個復雜概念, 它不僅包括閱讀加工效率, 還包括正字法加工、形音匹配等的閱讀加工過程的準確性(Norton& Wolf, 2012), 閱讀速度僅僅是考察閱讀流暢性的其中一個指標。在本研究中, 探索性因素分析結果表明外語閱讀焦慮和詞匯加工效率因子并未呈現顯著相關, 這與外語閱讀焦慮影響閱讀流暢性的推論并不矛盾。并且, 在本研究中發現英語焦慮來源問卷(QERAS)成績與快速字母命名成績呈邊緣顯著的正相關, 而大量研究表明, 快速字母命名任務(RAN)是最普遍使用和最有效預測閱讀流暢性的任務(Georgiou et al., 2008)。當然, “高外語閱讀焦慮可能導致更差的閱讀流暢性”只是基于實驗結果的推論, 本研究當中并未對閱讀流暢性這一指標進行精準的控制和測查, 未來的研究可以進一步探討此問題。

4.3 對未來的啟示

閱讀焦慮與閱讀障礙有著深刻的內在聯系。閱讀焦慮常發生于閱讀障礙初期, 閱讀障礙的個體通常伴有閱讀焦慮, 這種伴生關系可能意味著二者共享部分神經機制。本研究發現, 高外語閱讀焦慮下發生的腦區異常位置與Norton 等人(2014)閱讀障礙病人的腦區病變位置高度相似, 這可能為閱讀焦慮和閱讀障礙的共生性提供了證據。未來研究可以通過對比閱讀焦慮和閱讀障礙的神經基礎, 進一步推理閱讀障礙的病程演變和發生機制, 以實現閱讀障礙的預測和治療。

5 結論

本研究從大腦和小腦功能分化的角度探討了外語閱讀焦慮影響閱讀表現的神經機制, 主要結論如下：1)外語閱讀焦慮和外語閱讀表現呈現顯著負相關, 更高的外語閱讀焦慮能夠預測更差的外語閱讀表現。2)探索性因素分析表明, 外語閱讀焦慮主要影響詞匯閱讀的準確性而非閱讀速度。3)外語閱讀焦慮影響大腦和小腦閱讀網絡的方式不同, 在大腦中體現為影響額-頂區(右側輔助運動區-左側頂上回)的功能連接水平, 在小腦中表現為影響閱讀相關腦區(右側小腦Ⅵ區和雙側小腦Crus Ⅰ區)的激活程度。