採訪撰文｜陳毓豪
美術設計｜林洵安

從腦電波看語言學習與注意力

每個孩子都是雙語失裡父母心中的寶貝，但在學校裡，越早閱讀語閱讀障礙孩童與過動兒可能出現成績低落、好嗎學習不專注，障礙注意大腦研究可以幫助我們釐清背後的力缺成因嗎？答案是肯定的，「研之有物」專訪中研院語言研究所李佳穎研究員，卡關她的解鎖專長為神經語言學，透過腦造影技術探討大腦與語言處理的大腦的奧關係。腦波研究如何幫助我們，處理了解語言處理歷程以及其與認知發展的雙語失裡關係呢？聽聽李佳穎怎麼說！

解鎖大腦處理語言的越早閱讀語奧秘

語言，是好嗎人類溝通、學習和知識傳承的障礙注意基礎，但我們如何從牙牙學語到熟悉多種語言呢？英文有子音、力缺母音，卡關中文也有不同聲調，大腦怎麼區別不同語音？

這些是「神經語言學」的內容，也是中研院「大腦與語言實驗室」的研究重心。李佳穎研究團隊透過大腦的腦波反應，試圖解鎖大腦與語言處理的奧秘關係，希望進一步找出影響孩童閱讀發展與注意力障礙的關鍵機制。

「腦波的研究已經一百多年。」李佳穎將腦波原理娓娓道來，「大腦由很多神經元組成，這些神經元透過神經傳導物質及電的作用，相互溝通訊息。」想要研究大腦如何處理語言，一般不能直接把探針插在人的神經元做侵入式量測。受試者會戴上多個電極的帽子，從頭皮上以非侵入式、不影響大腦運作的方式量測。

腦波觀測就像量測心電圖一樣，至少有兩個電極放在大腦頭皮上，便能量測到隨著時間的電位變化，也就是腦波圖（EEG, Electroencephalogram，以下簡稱腦波）。人類在專注、放鬆、睡眠等不同的狀態下，腦波會呈現出不同的頻率組合。

在研究與臨床上，腦波圖也常被用來計算「事件相關電位」（Event related potential, ERP），了解特定事件（例如認知、語音知覺或閱讀等）是否能誘發出特定的腦波型態。

例如，「新生兒聽力篩檢」就是常見的聽覺事件 ERP 臨床應用。透過量測新生兒接收聲音刺激後10毫秒內的腦波反應，就可以知道寶寶大腦的聽覺反應是否正常，有無聽損。檢查的過程中，小嬰孩不需要有行為反應，睡覺也沒關係。

腦波不僅可用來解答語言或認知歷程的基本問題，也可應用在臨床或教育上。

檢測嬰幼兒語音知覺的腦波：MMN

從量測到的事件誘發電位，科學家只要知道電位振幅強度、波峰發生時間點以及在頭皮上分布的狀態這三個重要資訊，就可以像氣象局預估地震震央一樣，透過數學模型推估神經元活化的起源（generator），解答語言與認知歷程的問題。

李佳穎團隊解開閱讀障礙與注意力缺損之間的關係，即是使用：聽覺事件相關的腦波MMN（不匹配負向波，Mismatch negativity）。MMN是什麼呢？它是大腦偵測到聽覺刺激改變時，會自動產生的電位變化。

試著想像，當你聽到高昂尖叫、低頻狂吼，是不是會有不同感覺？腦波反應也是。當大腦偵測到不同頻率的聲音變化，頻率差異越大，引發的MMN負向振幅就會越大，電位變化的時間點也越早。

MMN可以發揮什麼關鍵功能？MMN振幅大小和發生時間點，能反應出人類對聽覺差異的自動感知區辨能力。此外，紀錄MMN腦波資料時，受測者只需要被動地聆聽，不須對聽覺刺激進行任何行為判斷，因此這個腦波指標很適合用來測試無法配合指令要求的族群，像是嬰幼兒、特殊疾病的族群。

目前，MMN被廣泛用在嬰幼兒語音知覺發展的研究，而且研究已發現，從嬰幼兒的語音發展及語音知覺表現，可以有效預測這些孩子日後的閱讀能力！

時間一天一天走，語言敏感度一點一點消失

芬蘭曾有一項知名研究，研究者想知道：不同母語的嬰兒，語音區辨力有什麼不同？

研究者以芬蘭與愛沙尼亞的嬰兒來做比較，觀測他們聽到不同語音時的MMN腦波振幅，判斷嬰兒對愛沙尼亞語特有母音[õ]的辨別能力。結果發現，芬蘭嬰兒在6個月大時，雖然生活中不會聽到這個母音[õ]，仍對它有很好的辨別力。但到了12個月大，芬蘭嬰兒對於非母語[õ]的辨別敏感度就顯著降低了！這項研究顯示：

即使不是母語會出現的音素，孩子都有與生俱來的辨識力，但這種天賦會逐漸「關上門」。

隨著語言學習的過程，我們對母語中不存在的音素會漸漸失去敏感度。

中文閱讀障礙孩童的關鍵：對聲調變化較不敏感

每種語言具有不同的語音特徵，因此李佳穎實驗室近年也運用MMN，探討中文母語者的語音知覺發展，以及檢驗語音改變時的MMN與中文閱讀能力的關係。

以中文聲調為例，幼童或初學中文做第二語言的外國人，常常分不清楚二、三聲。這是因為二、三聲調的物理屬性（不論是起始頻率或隨時間變化的基頻），比一、三聲的差異來得小。研究團隊也以一三聲、二三聲的MMN，觀測不同受試對象的腦波反應。

李佳穎首先以大學生做實驗。比起一、三聲調變化，成年受試者在二、三聲差異變化時引發的MMN振幅較小，發生時間也比較晚，表示成人大腦能順利區辨這些聲調。

不過，對於小學一年級和二年級的孩子，一、三聲調MMN負向振幅很大，二、三聲調的MMN卻是一個正波，顯示他們對二、三聲還沒有自動區辨能力，一直要到五年級後才穩定下來。此外，識字量越高的孩子，所測得二、三聲調的MMN振幅越負──代表識字量越高，對聲調的敏感度越高。

圖│研之有物、iStock(資料來源│李佳穎)

研究團隊再針對閱讀障礙的孩子做量測。結果發現，閱讀障礙孩子的MMN反應和低年級孩子類似，對二、三聲的MMN反應不敏感。這和過去認為，他們是因為看文字、視覺區辨有困難而產生閱讀障礙，有些不同！