外语阅读焦虑对大脑和小脑阅读网络影响的差异*

董 琳 叶扬华 黄慧雅 李丽娜 李何慧 罗跃嘉

(1 深圳大学心理学院脑疾病与认知科学研究中心, 广东 深圳 518060)(2 吉林医药学院外语教研部公共外语教研室, 吉林 吉林 132013)(3 北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室, 北京 100875)(4 康复大学(筹)社会发展与管理学院神经心理康复研究所, 山东 青岛 266000)

1 前言

随着社会的发展, 掌握并使用一门外语(如阅读)变得越来越重要。以往研究多从认知因素上探讨影响外语阅读的因素, 比如正字法或语音加工(Blomert, 2011; McCandliss & Noble, 2003)等。但目前较多研究发现, 情绪也在外语阅读中发挥着重要作用, 尤其是外语阅读焦虑。外语阅读焦虑是“个体在阅读外语文本时可能产生的不安、恐惧或压力的感觉” (Capan & Pektas, 2013), 焦虑的学习者在学习和使用外语的过程中, 很可能对陌生的内容(如单词、语法和文化背景)感到不安甚至恐惧, 并“期望他们应该理解所有呈现的材料” (Saito et al.,1999)。较高的阅读焦虑水平往往与更差的阅读表现有关(Guimba & Calico, 2015; Hu et al., 2021)。基于大样本的元分析技术也发现, 外语阅读焦虑和阅读表现呈现出中等程度的负相关(Li et al., 2022;Teimouri et al., 2019; Zhang, 2019)。这种情绪体验广泛地存在于外语学习群体中, 几乎成为外语学习的普遍现象, 影响外语阅读效果, 严重时甚至会导致阅读障碍(Buchanan et al., 2014; Horwitz, 2001),但研究者目前仍不十分清楚外语阅读焦虑影响阅读表现的神经机制。

在阅读领域, 以往研究多关注焦虑对情绪网络的影响。例如, Davis 等人(2018)发现在阅读障碍组中杏仁核与额叶皮层之间的功能连接可显著预测阅读障碍组的焦虑水平, 进一步的中介效应分析发现,焦虑可以通过此连接影响阅读能力。杏仁核是典型的负责情绪加工的区域, 此结果表明阅读焦虑可影响情绪网络的神经活动, 并进一步影响阅读能力。但值得注意的是, 外语阅读焦虑对阅读表现的影响具有一定的领域特异性(Horwitz, 2010; Piccolo et al., 2017), 其可显著影响外语阅读能力, 但不显著影响其他能力(Saito et al., 1999; MasoudZoghi,2012)。这可能是因为外语阅读焦虑特异性影响了与阅读过程相关的网络的神经活动。但以往并未有研究探讨外语阅读焦虑是否以及如何影响阅读网络。

流畅性的阅读需要多个脑区的协同合作。以往研究较为一致的发现大脑内的颞顶区域、枕颞区域和额下回在阅读尤其是词汇阅读中发挥着重要作用, 分别负责形音通达, 正字法加工及语义加工等(Newman & Joanisse, 2011; Norton & Wolf, 2012)。除了大脑, 小脑也参与词汇阅读。研究发现, 小脑在词汇阅读中的功能主要与自动化加工有关(Danelli et al., 2013; Hung et al., 2019; Nicolson et al.,1999)。与大脑不同, 小脑的细胞构筑较为单一。单一的结构往往对应着单一的功能(Ramnani, 2006)。基于此, 研究者提出小脑的功能具有领域一致性(Gatti et al., 2020; Schmahmann et al., 2019), 小脑在诸如语言、情绪等高级认知加工中的功能与小脑在运动中的功能类似。在运动中, 小脑与运动的自动化、协调性有关(Schmahmann et al., 2019)。在阅读任务中, 小脑可能也与阅读的自动化过程有关(Alvarez & Fiez, 2018)。研究发现小脑在自动化加工的序列学习任务范式下显著激活(Danelli et al.,2013; Hung et al., 2019), 且阅读障碍者在相关任务中激活强度也显著异于正常读者(Nicolson et al.,1999; Menghini et al., 2006; Yang et al., 2013)。小脑缺陷假说认为小脑可以通过自动化加工影响阅读表现：小脑损伤可导致自动化加工能力异常, 并最终导致阅读障碍(Alvarez & Fiez, 2018; Mariën et al.,2014; Nicolson et al., 2001)。这些证据表明, 小脑在阅读中发挥的作用可能与大脑不同, 大脑内不同的阅读区分别与形、音、义加工等需要认知努力的认知加工有关, 而小脑则与自动化的阅读过程有关。

大脑和小脑的功能分化可能会调节焦虑对大、小脑内阅读网络的影响。加工效率理论提出焦虑情绪在资源分配中具有优先级(Eysenck et al., 2007)。焦虑情绪会侵占原本用于任务的注意资源, 导致过度的情绪加工和不足的任务加工, 进一步破坏任务网络的协同合作, 最终影响相关的任务表现(Bishop, 2007, 2009; Pessoa, 2017)。例如, 英文动词产生任务中, 高焦虑组被试在完成英语动词任务时焦虑程度更高, 在腹侧前扣带皮层和腹侧纹状体(与情绪加工有关)表现出更强的去激活(即基线条件下这些脑区的活动比任务条件更强), 而且这一区域的活动和焦虑程度表现出相关。同时高焦虑组被试在左侧颞上回(与形音转化、语音编码等语言加工过程有关)、右侧额上回、右侧额中回和右侧楔叶(与执行控制和注意调节有关)表现出更强的激活, 反映了高焦虑组被试更多的言语产生相关脑区和注意相关脑区的参与, 这可能是认知资源不足的补偿反应。并且, 腹侧纹状体和左侧颞上回的激活存在显著负相关。这说明情绪相关的脑区和言语产生脑区之间可能存在相互影响(刘聪慧, 2006)。相对而言, 小脑负责自动化加工, 自动化反应是一种内隐加工过程, 不需要占用大量注意资源, 受焦虑的影响可能更小(Janacsek et al., 2019; Norton & Wolf,2012), 而大脑需要同时协调认知任务和情感任务,工作负荷较大, 认知资源紧张, 受焦虑的影响可能更大。因此, 阅读焦虑可能会不同程度的影响大脑和小脑内的阅读网络。但目前很少有研究报告焦虑是否以及如何影响小脑。

综上所述, 大脑和小脑在阅读任务中表现出功能分化, 大脑的阅读网络可能更多的负责正字法加工、词汇识别和语音解码等重要功能, 小脑可能更多负责自动化反应处理, 大脑和小脑在阅读过程中分工的差异可能导致阅读焦虑对大脑和小脑的影响不同。因此, 本研究提出假设：外语阅读焦虑对大脑和小脑阅读网络的影响存在着差异, 在焦虑情况下, 大脑阅读网络的神经活动(比如激活或者阅读脑区间的功能连接)会显著减弱, 但小脑内的阅读网络由于与自动化加工有关, 可能不易受到焦虑的影响。为了考察此问题, 本研究拟结合行为测查和神经影像技术开展研究。通过行为实验验证外语阅读焦虑与外语阅读表现的相关关系, 并通过语音押韵判断任务, 来探讨外语阅读焦虑影响大脑和小脑词汇加工的差异性。

2 材料和方法

2.1 被试

本研究一共招募了60 名成年大学生被试, 这些被试以汉语为母语、英语为第二语言, 且英语学习时间为7 年以上。11 人未被纳入分析：其中4人中途退出实验, 2 人在押韵判断任务的正确率低于50%, 5 人在功能磁共振设备中的头动大于1.5 mm的筛选标准。最终, 49 名被试被纳入分析, 平均年龄为19.85 ± 1.624 岁 (28 男21 女)。这些被试均为右利手, 身体健康状况良好, 视力或矫正视力正常,体内无任何金属植入物, 无精神病史及长期服药史。实验前均有主试介绍实验程序和告知被试注意事项, 并且签署知情同意书。实验分行为实验和功能性磁共振实验两个阶段, 前后间隔时间不超过两周。另外, 该研究所有实验程序和处理均通过深圳大学磁共振中心伦理与人体保护委员会的批准。

2.2 行为测验

本研究首先评定了被试的外语阅读焦虑水平和外语阅读能力。

外语焦虑水平测验：1)外语阅读焦虑量表中文版(Foreign Language Reading Anxiety Scale, FLRAS;Hsiao, 2002; Saito, 1999)该问卷由20 个项目组成,采用Likert 5 点评分法, 被试对20 个项目的评分之和为测验得分, 得分越高, 代表个体的焦虑水平越高。Hsiao (2002)基于此研究的FLEAS 中文版测查了该问卷在中国的英语学习者中的信效度, 结果表明该问卷信度较高(Cronbach α = 0.93), 效度可靠(问卷与阅读表现的相关性显著,r= -0.32,n= 434,p＜ 0.01)。2)英语焦虑来源问卷(Questionnaire for English Reading Anxiety Sources, QERAS; 朱营营,2012)。问卷改编自前人研究(Saito et al., 1999;Matsumura, 2001), 结合教学经验提出了可能导致英语焦虑的10 个因素, 分别是(1)不认识的词汇或语法(2)文化冲击(3)阅读中的时间限制(4)较慢的阅读速度(5)消极的自我评价(6)缺乏话题相关的背景信息(7)缺乏阅读技巧(8)教学方法(9)学生心态(10)阅读材料的难度。该问卷采用Likert 5 点评分, 问卷总分越高, 个体的焦虑程度越强。3)英语焦虑自评(English Anxiety Self Assessment, EASA), 此项目为英语焦虑水平测验的补充, 要求被试主观评价自己的英语焦虑水平, 评分范围为1 至7 分, 分值赋值越高代表英语焦虑水平越高。

这3 个量表分别从不同水平对被试的外语阅读焦虑水平进行了测查。外语阅读焦虑量表主要用于评估个体的外语阅读焦虑水平, 使用者广泛, 但问卷结构维度较为单薄(MasoudZoghi, 2012), 不能全面反映外语阅读焦虑的特性。因此, 本研究同时纳入英语焦虑来源问卷, 从焦虑来源的角度评估个体的焦虑水平。除了使用结构化问卷, 英语焦虑自评也作为补充测验被纳入本研究。

外语阅读表现测验包括：1)英语阅读能力测试(Woodcock et al., 1987) 包含真词识别(Word Identification, WI )和假词辨认(Word Attack, WA)两个子测验, 主要用于评估个体的形音转换能力。真词识别测验要求被试按顺序读出A4 纸上呈现的字母或英文单词, 直到无法识别或连续读错6 个为止。主试记录正确拼读的个数。正确拼读的单词数量越多, 被试阅读能力越好; 假词辨认测验要求被试尝试根据发音规则拼读假词, 直到无法完成或者连续读错6 个为止。主试记录正确拼读的个数,正确拼读的单词数量越多, 个体的阅读能力越好。2)快速字母命名测试(Rapid Automatized Naming of letters, RAN; Denckla & Rudel, 1974)可评估个体的阅读效率。测试要求被试在保证准确性的同时尽快读出所呈现的英文字母阵列, 记录完成时间和错误数。RAN 测试被认为能够反映参与者对字符的连续加工和自动化反应, 完成时间越快代表自动化加工越流畅、阅读效率越高(Georgiou et al., 2018;Georgiou & Parrila, 2013)。3)英语能力自评(English Behavior Self Assessment, EBSA), 该问卷为英语阅读表现测验的补充项目, 要求被试主观评价自己的英语能力, 评分范围为1 至7 分, 分值赋值越高代表英语阅读水平越高。

一般焦虑测验：特质-状态焦虑量表(State-Trait Anxiety Inventory, STAI; Spielberger et al., 1971)。该问卷用于测查被试的一般焦虑水平, 问卷总分越高代表个体焦虑程度越强。重测信度较高,Cronbach α = 0.850; 结构效度分析表明内部一致性系数KMO = 0.824,n＞ 30,p＜ 0.001(Vitasari et al.,2011)。该测试主要用于对比一般焦虑和阅读焦虑,强调阅读焦虑发生的特异性。

2.3 功能性磁共振实验

2.3.1 实验设计与材料

实验范式为英语押韵判断任务。实验中被试需要判断在屏幕中央呈现的两个英文单词的发音是否押韵, 并按“1”键和“4”键进行是否判断。实验前会对被试进行培训以确保参与者掌握押韵规则, 并且在被试间进行了左右手反应的按键平衡。

实验程序通过E-prime 3.0 编写, 采用区组设计。实验全程共计13 个区组, 包含6 个平均时长为24 s 的任务区组和7 个时长为18 s 的基线区组, 基线区组和任务区组交替进行(如图1-Ⅰ), 总时长持续4.85 分钟。在任务区组中屏幕中间会同时呈现两个英文单词, 单词之间用“+”间隔, 以控制被试的注视点始终落在屏幕中央(如图1-Ⅱ)。参与者需要在2500 ms 内判断这两个单词的发音是否押韵并进行按键反应, 反应后为空屏(500 ms), 随后进入到下一个试次; 若超时未反应则自动进入下一个试次。在基线区组中屏幕会呈现2500 ms 的“+”和500 ms 的空屏, 被试只需要注视不需要做按键反应。实验全程收集被试的fMRI 数据, 并记录反应时和正确率。

图1 英语押韵判断任务实验流程图

2.3.2 数据采集

使用深圳大学磁共振中心3T 西门子Prisma 磁共振扫描设备采集实验数据。T1 加权结构像使用磁化准备快速采集梯度回波序列(magnetizationprepared rapid acquisition gradient echo, MPRAGE)采集, 具体扫描参数为：重复时间(repetition time,TR) = 2400 ms, 回波时间(echo time, TE) = 2.19 ms,反转角(flip angle) = 8°, 层厚(slice thickness) = 1 mm,层数(slices) = 256, 扫描视野(field of view, FOV) =256 mm × 256 mm, 体素大小 = 1 mm × 1 mm ×1 mm, 扫描矩阵(matrix) = 256 × 256, 覆盖全脑。

功能像使用多层T2 加权回波平面成像序列(multiple slice T2-weighted echo planar imaging sequences, EPI)开启多层且隔层扫描(interleaved),具体参数为：TR = 1500 ms, TE = 30 ms, 反转角 =78°, 层厚 = 2 mm, 层数 = 66, FOV = 240 mm ×240 mm, 体素大小 = 2 mm × 2 mm × 2 mm, 扫描矩阵 = 120 × 120。扫描时间为4.85 分钟, 共获得194 个时间点的图像。

2.4 数据分析

2.4.1 行为数据分析

行为数据主要通过SPSS 26 进行统计分析, 主要进行了相关分析和探索性因素分析。以p＜ 0.05为阈值, 报告所有具有统计学意义的结果。

相关分析：考察各行为测验间的相关关系, 其中, 重点关注外语阅读焦虑水平与外语阅读表现的相关性。

探索性因素分析：对外语阅读表现测验(WI /WA / RAN)进行探索性因素分析, 采用主成分分析法确定初始因子载荷, 然后对初始因子载荷矩阵进行方差最大化正交旋转, 最后得到公因子并根据测验的考察内容和特性对其进行命名, 对阅读表现进行降维。另外, 为了进一步探索焦虑情绪和阅读表现下具体维度的相关性, 我们对外语阅读焦虑水平和得到的两个公因子(词汇解码和词汇加工效率)进行了相关分析。

2.4.2 功能性磁共振成像数据处理与分析

fMRI 数据处理主要包括预处理和统计分析。预处理采用 DPABI 软件(http://www.restfmri.net/forum/DPABI)进行(Yan et al., 2016), 统计分析在Matlab SPM 8 软件包(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm)中进行。

预处理：1)将原始DICOM 图像转化为NIFTI格式。2)进行时间层矫正, 时间校正中扫描顺序为多层隔层扫描, 使用中间层作为参考层。3)进行头动矫正和空间标准化。首先, 将功能像和T1 结构像进行配准; 然后将T1 结构像分割得到各个灰质、白质和脑积液, 配准至MNI (Montreal Neurological Institute)标准空间模板, 并生成结构像和功能像关系的映射矩阵; 最后, 根据上一步的映射关系将功能像配准至MNI 标准空间模板, 空间标准化后体素大小为2 mm × 2 mm × 2 mm。4)标准化后的图像采用4 mm 的平滑核进行高斯平滑以增强信噪比(SNR)。

一阶分析：在个体水平提取被试任务体条件下的时间点, 构建一般线性模型, 以头动参数作为协变量。

激活分析：采用单样本t检验考察被试在英语押韵判断任务中的脑激活水平。阈限为体素水平p＜ 0.001、簇水平通过FWE 校正且p＜ 0.05。为了区分和观察大脑和小脑内各自的激活区域, 使用大脑掩模(mask)和小脑mask 分别查看mask 内的激活情况, 并分别提取大脑和小脑掩模内显著激活的区域, 将其定义为大脑或小脑的阅读区域, 这些区域将作为感兴趣区用于后续分析。

脑-行为相关分析：为了进一步探索外语阅读焦虑是否以及如何影响阅读网络, 我们进行了脑与行为的相关分析。将大脑或小脑内感兴趣区体素的激活值与英语焦虑来源问卷以及英语焦虑自评量表的成绩进行相关分析。体素水平p＜ 0.001、簇水平通过FWE 校正且p＜ 0.05 的脑区被定义为显著相关的脑区。

心理生理交互分析(Psychophysiological Interactions)：本研究进一步关注了脑区间的功能连接与阅读焦虑的关系。基于激活分析, 我们分别在大脑内和小脑内提取了12 个和3 个显著激活的区域作为种子点(seed), 进行了基于种子点到全脑的心理生理交互分析。之后用心理生理交互分析的结果(PPI 值)分别与外语阅读焦虑水平进行相关分析。体素水平p＜ 0.001、簇水平通过FWE 校正且p＜0.05 的脑区被定义为显著相关脑区。

3 结果

3.1 行为测验结果

3.1.1 相关分析

各测验的相关分析结果如表1 所示, 主要可以总结为以下3 个方面：

表1 行为测试相关分析

(1)外语阅读焦虑水平(英语焦虑来源问卷、英语焦虑自评)与外语阅读表现(真词识别、假词辨认、英语能力自评)呈现显著负相关, 即焦虑水平越高,阅读成绩越低。这种相关关系在多个问卷间得到了重复验证(如图2)。外语阅读焦虑量表成绩与外语阅读表现成绩(真词识别、假词辨认、英语能力自评)没有显著相关(pFLRAS×WI= 0.079,pFLRAS×WA=0.378,pFLRAS×EBSA= 0.433)。

(2)外语阅读表现(真词识别、假词辨认、英语能力自评、快速字母命名)与一般的状态特质焦虑没有显著相关(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)英语焦虑来源问卷成绩与快速字母命名成绩呈边缘显著的正相关(r= 0.276,p= 0.055,R2=0.08, 95% CI [-0.002, 0.21]), 即焦虑成绩越高, 完成命名测试的时间越长, 阅读速度越慢, 如图3。

3.1.2 探索性因素分析

为了进一步探索外语阅读焦虑对阅读表现的影响, 我们进行了探索性因素分析。结果如下：KMO 和 Bartletts 球形检验中, KMO 值为 0.55,Bartletts 球形检验结果显著(近似χ2= 27.57,df= 3,p＜ 0.001), 表示该数据可以进行探索性因素分析。共提取2 个公因子, 累计解释总变异达到88.18%。具体因子载荷如表2 所示, 第一个公因子(F1)主要由WI 和WA 成绩决定, 这两个指标在F1 上的载荷均在90%左右, 由于WI 和WA 测试的主要内容是词汇识别及形音解码, 我们将第一个公因子命名为词汇解码; 第二个公因子(F2)主要由RAN 成绩决定, 该指标在F2上的载荷达到99%以上, 我们将其命名为词汇加工效率。

表2 旋转后因子载荷矩阵

外语阅读焦虑水平(QERAS / EASA)与两个公因子(词汇解码和词汇加工效率)的相关分析结果显示：外语阅读焦虑水平与F1 (词汇解码)具有显著负相关(QERAS × 词汇解码：r= -0.431,p＜ 0.01,R2=0.19, 95% CI [-0.11, -0.03]; EASA × 词汇解码：r=-0.38,p＜ 0.01,R2= 0.14, 95% CI [-0.42, -0.07]),但与F2 (词汇加工效率)无显著相关。

3.2 功能性磁共振成像数据的分析结果

3.2.1 激活分析

大脑和小脑在英语押韵判断任务中都有显著激活的脑区, 如图4 和表3 所示。其中大脑内显著激活的区域包括左侧舌回、左内侧和旁扣带脑回、左侧中央后回、左侧顶上小叶、左侧杏仁核、左侧角回、右侧豆状壳核、右侧角回、右侧辅助运动区、双侧脑岛和左侧丘脑。小脑内显著激活的区域包括左侧小脑Crus I 区延伸至右侧小脑VI 区, 小脑中只发现了一个团块, 但考虑到该团块较大, 我们呈现了团块下对应的三个峰值点。这些显著激活的区域被分别定义为大脑内或者小脑内的阅读区, 用于后续的数据分析。

表3 大脑和小脑中的激活脑区

图4 实验任务下的全脑激活图

3.2.2 脑与行为的相关分析

为了考察大脑内和小脑内的阅读区是否以及如何受阅读焦虑的影响, 我们进行了脑与行为的相关分析。脑指标采用阅读区域的激活水平, 行为指标采用外语阅读焦虑水平。如图5 所示, 在小脑中,右侧小脑VI 区(MNI [22, -64, -32], 簇大小 = 108,t(49) = 3.27, 体素水平p＜ 0.001, 簇水平pFWE校正＜0.001)和英语焦虑来源问卷成绩呈显著负相关。同时, 双侧小脑Crus I 区(左侧MNI [-30, -64, -30],簇大小 = 147,t(49) = 3.27, 体素水平p＜ 0.001,簇水平pFWE校正＜ 0.001; 右侧MNI [44, -62, -34],簇大小 = 139,t(49) = 3.27, 体素水平p＜ 0.001,簇水平pFWE校正＜ 0.001)和英语焦虑自评成绩呈显著负相关。这两个结果表明, 个体焦虑水平越高,小脑内的阅读区在阅读任务中的激活水平越弱。相比之下, 我们并未在大脑内观察到与焦虑水平呈显著相关的区域。但大脑内左侧中央后回和右侧距状裂周围皮层与焦虑水平呈边缘显著的相关趋势(左侧中央后回：MNI [-50, -6, 42], 簇大小 = 55,t(49) =3.27, 体素水平p＜ 0.001, 簇水平pFWE校正= 0.079;右侧距状裂周围：MNI [20, -72, 10], 簇大小 = 57,t(49) = 3.27, 体素水平p＜ 0.001, 簇水平pFWE校正=0.069)。

图5 小脑中的脑激活-焦虑相关分析

考虑到阅读焦虑与阅读能力呈现显著的相关关系, 为了考察阅读能力的影响, 我们开展了脑的激活水平与阅读能力的相关分析, 结果发现与焦虑相关的两个区域的神经活动并不与阅读能力呈现显著的相关关系。这一结果表明, 与焦虑相关的两个区域的激活程度可能并不受阅读能力的影响。

3.2.3 心理生理交互分析

流畅的阅读依赖脑区之间的协同合作。我们将在阅读任务中显著激活的区域定义为种子点, 考察了这些种子点与全脑其他区域的功能连接是否与焦虑水平有关。研究发现阅读相关脑区间的功能连接水平与焦虑水平呈显著的正相关, 具体表现为大脑右侧辅助运动区(种子点)和左侧顶上回(MNI[-26, -64, 54], 簇大小 = 101,t(49) = 3.27, 体素水平p＜ 0.001, 簇水平pFWE校正= 0.00 1; 如图6)之间的功能连接与英语焦虑自评成绩呈显著正相关, 即焦虑水平越高, 这两个区域间的神经同步性越强。

图6 大脑中的脑功能连接-焦虑相关分析

同上, 我们也考察了此种子点相关的连接与阅读能力的关系, 但并未发现此连接与阅读能力的主成分分数显著相关, 此结果说明此连接可能并不受阅读能力的调节。

4 讨论

通过进行外语阅读焦虑和外语阅读表现的相关分析, 以及基于英语押韵判断任务的脑成像分析,我们探讨了外语阅读焦虑影响大脑和小脑阅读网络的神经活动的机制。主要结果如下：1)外语阅读焦虑与外语阅读表现之间具有显著的负相关, 与一般焦虑量表不存在显著相关, 这可能说明外语阅读焦虑对外语阅读的影响与一般性焦虑无关。2)外语阅读焦虑与词汇阅读能力显著相关, 但与词汇阅读的效率并不存在显著的相关关系, 说明外语阅读焦虑主要影响词汇阅读的准确性而非阅读速度; 3)外语阅读焦虑对大脑和小脑阅读网络的影响存在着差异, 具体表现为：在小脑范围内, 外语阅读焦虑与右侧小脑VI 区和双侧小脑Crus I 区的激活水平存在显著负相关; 在大脑范围内, 外语阅读焦虑水平与右侧辅助运动区和左侧顶上回间的功能连接强度显著相关。但右侧顶上回在外语阅读任务中并未显著激活。这些结果表明外语阅读焦虑可影响阅读网络的神经活动, 而且对大脑和小脑内阅读网络的影响不同。本研究结合大、小脑的功能分化, 深入揭示了外语焦虑影响外语阅读的认知与神经机制。

4.1 外语阅读焦虑影响外语阅读表现

外语阅读焦虑问卷和外语阅读表现的相关分析结果表明, 二者存在显著的负相关关系, 即更高的外语阅读焦虑水平意味着更差的阅读表现。这种负相关在结构化问卷和主观报告的多个问卷间得到了重复。具体而言, 我们发现英语焦虑来源问卷和英语焦虑自评与真词识别、假词辨认和英语能力自评成绩均呈显著相关。但值得注意的是, 我们并未发现通过外语阅读焦虑量表(FLRAS)测得的焦虑水平与英语能力显著相关。这一结果可能与问卷结构的单一性有关, MasoudZoghi (2012)在一项定性研究中批评该问卷结构维度较为单一, 不能全面反映外语阅读焦虑的特性。因此有必要通过多种方式评估个体的阅读焦虑水平。此外, 外语阅读表现与一般焦虑成绩之间没有表现出显著相关, 表明外语阅读焦虑区别于一般焦虑, 即焦虑对认知表现的影响可能具有一定的领域特异性。未来研究在考察焦虑对行为表现的影响时可区分一般性的焦虑和特异于该领域的焦虑。总体来说, 本研究表明外语阅读焦虑影响外语阅读表现, 这与前人结果基本一致。

阅读表现可以从多种维度进行考察, 前人研究往往只选取单一标准作为衡量阅读表现的指标, 并未具体探究外语阅读焦虑与不同阅读能力的关系(Li et al., 2022; Teimouri et al., 2019; Zhang, 2019)。本研究通过探索性因素分析将外语阅读表现降维至词汇解码和词汇加工效率两个因子, 进一步验证外语阅读焦虑影响阅读表现的具体维度。结果表明外语阅读焦虑(QERAS, EASA)与词汇解码本身呈现显著负相关, 但与词汇加工效率并不存在显著的相关关系。这说明外语阅读焦虑可能影响词汇解码本身, 而非词汇加工效率。根据注意控制理论和加工效率理论, 在焦虑情绪下, 使用合理的补偿策略也可以在一定程度上保证加工效率和加工的有效性, 但是该理论认为注意控制系统会优先保证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响(Eysenck et al., 2007)。本研究的结果与加工效率理论的预测不一致, 本研究发现阅读焦虑不一定会优先影响阅读效率。一方面,可能说明阅读焦虑对阅读表现的影响与以往关于焦虑的研究不同; 另一方面, 此结果可能与阅读策略有关。如果读者更加关注阅读效率, 那么在焦虑的情况下, 可能阅读效率会被优先补偿, 不易受到焦虑的影响; 但如果个体更加关注阅读的准确性,那词汇解码的过程可能会被优先补偿, 阅读速率会被影响。未来的研究可以探讨阅读策略是否可以调节阅读焦虑对阅读表现的影响。

前人对外语阅读焦虑和阅读表现相关关系的探索主要停留在行为层面, 本研究从神经层面上探讨了此问题。首先, 我们发现在阅读任务中, 焦虑相关的脑区(杏仁核)被显著激活。在英语押韵判断任务的激活分析中, 我们发现除了语言加工脑区的显著激活, 与焦虑相关脑区杏仁核也显著激活(Roy et al., 2013; Stein et al., 2007)。值得注意的是, 以往关于母语阅读网络的元分析并未发现杏仁核的显著激活(Wu et al., 2012; Murphy et al., 2019)。这表明外语阅读的过程中更易伴随着焦虑情绪的产生以及相关脑区的激活。其次, 我们发现阅读相关脑区和外语阅读焦虑水平具有显著的相关关系。脑激活与行为的相关分析结果表明, 外语阅读焦虑水平和右侧小脑VI 区、双侧小脑Crus I 区的激活呈显著相关。在本研究中, 这两个脑区在外语阅读任务中显著激活。以往研究也发现, 这两个区域与阅读相关(Ashburn et al., 2020; Ashida et al., 2019; Meng et al., 2016), 尤其是右侧小脑Ⅵ区(Li et al., 2021)。此结果表明, 外语阅读焦虑可调节阅读相关脑区的神经活动。考虑到外语阅读能力与外语阅读焦虑在行为层面高度相关, 右侧小脑Ⅵ区、双侧小脑CrusⅠ区的显著激活有可能是阅读能力的神经表现而非阅读焦虑的影响。为了控制阅读表现的影响, 我们计算了脑激活与阅读水平的关系, 但并未发现这两个显著激活的区域与阅读水平相关。此结果可以说明高焦虑情况下异常的小脑活动是由外语阅读焦虑造成的, 而非阅读能力。另外, 该区域的激活程度与阅读能力并未呈相关关系, 有可能是因为任务难度不高, 行为出现天花板效应。

4.2 外语阅读焦虑对大脑和小脑阅读网络的影响存在差异

研究结果和实验预期存在差异。在前言中我们假设焦虑对大脑和小脑影响程度不同, 具体可能表现为阅读焦虑可显著影响大脑内的阅读区的激活及功能连接, 但并不显著影响小脑的神经活动。与预期不同, 脑和行为相关分析的结果表明, 阅读焦虑与小脑内的阅读相关脑区(右侧小脑Ⅵ区和双侧小脑Crus Ⅰ区)的激活程度呈显著负相关, 而与大脑内额-顶区(右侧辅助运动区-左侧顶上回)的功能连接的水平呈显著正相关。

小脑VI 区和小脑Crus Ⅰ区均是参与阅读加工的重要脑区(Ashburn et al., 2020; Ashida et al.,2019; Meng et al., 2016)。其中右侧小脑Ⅵ区也在自动化的序列加工中显著激活(Menghini et al., 2006;Nicolson et al., 1999; Yang et al., 2013)。焦虑程度与小脑的激活呈显著负相关, 可能说明焦虑水平越高,自动化的加工过程越困难。大脑额-顶区(右侧辅助运动区-左侧顶上回)出现了与外语阅读焦虑显著相关的功能连接。大脑额-顶网络是影响注意控制的关键脑区(Miranda et al., 2015), 额-顶区功能连接与阅读焦虑相关可能是因为越焦虑的个体, 注意资源越可能被非任务需求大量占用, 这使得注意网络脑区间的神经活动的同步性增强。这一结果可能表明阅读焦虑对大脑和小脑阅读网络影响的差异性可能并非体现在作用程度上, 而是作用方式上,焦虑影响小脑的激活, 影响自动化加工; 同时焦虑影响大脑阅读网络的功能连接, 影响大脑阅读网络的协同合作。另一方面, 英语焦虑水平与小脑激活水平(左侧脑CrusⅠ区和右侧Ⅵ区)的负相关及其与大脑功能连接的正相关可能说明, 高英语焦虑情况下阅读的自动化加工降低, 此时调节更多大脑阅读区进行相应的补偿, 以保证任务的正常进行。

另一方面, 焦虑程度与小脑的激活呈显著负相关, 也可能说明焦虑与小脑发音系统受损有关。右侧小脑Ⅵ区可能是小脑内负责发音的区域(Ashida et al., 2019; Frings et al., 2006), 小脑Ⅵ区与发音控制(Chen & Desmond, 2005)和音系加工(Tan et al.,2005)等言语加工过程密切相关。在同样的押韵判断任务范式下, 阅读障碍者在右侧小脑Ⅵ区的激活显著弱于正常读者(Meng et al., 2016; Raschle et al.,2012)。另外, 研究者还发现, 在言语产出任务中,与低焦虑组相比, 高焦虑组在左侧颞上回表现出异常激活(刘聪慧, 2006), 左侧颞上回通常被认为与形音转换和语音提取有关(Jobard et al., 2003;Indefrey & Levelt, 2004), 而右侧小脑VI 区和左侧颞上回在结构上同属于小脑-丘脑-皮质通路(cerebello- thalamo-cortical, CTC), 可能存在功能映射关系(Palesi et al., 2017)。因此, 高焦虑和右侧小脑Ⅵ区的相关关系可能意味着, 焦虑有可能损坏小脑的发音系统, 导致其更弱的激活。与此同时,大脑右侧辅助运动区-左侧顶上回表现出更强的功能连接, 这可能说明大脑需要更多的协调合作以保证任务的正常进行。

虽然外语阅读焦虑影响大脑和小脑阅读网络的方式不同, 但其影响的结果可能集中体现在阅读流畅性。在大脑中, 阅读流畅性的实现主要依赖多个阅读脑区间信息的快速整合(Norton & Wolf,2012)。白质通路研究能够较好反应神经的信息传递, 有研究表明正常读者和阅读障碍者在大脑阅读网络(包括额下回、颞顶区和枕颞区)存在白质差异(Rimrodt et al., 2010)。另外, 大脑与小脑间的功能连接也与阅读流畅性有关(Wong et al., 2021)。例如,Bernard 等人(2012)发现右侧小脑Ⅵ区与大脑左侧顶下回(IPL)和额下回(IFG)正常连接可能为流畅阅读提供了条件。与此一致, 另一项研究发现小脑内与大脑内对应阅读区的功能连接可以显著预测个体在阅读流畅性任务中的表现(Li et al., 2022)。

在小脑中, 阅读流畅性的发展可能基于自动化加工。Pernet 等人(2009)发现右侧小脑是区分有快速命名缺陷的阅读障碍者与正常读者的有效脑区(Pernet et al., 2009)。另一项研究通过比较不同缺陷类型的阅读障碍病人的任务激活, 发现语音意识障碍的病人和快速命名障碍的病人的神经异常体现在不同的脑区, 前者的神经异常发生在大脑额-顶网络, 而快速命名障碍病人者的神经异常发生在右侧小脑(Norton et al., 2014)。

因此, 本研究中, 高外语阅读焦虑下异常的功能连接和小脑Ⅵ区的异常激活, 有可能反映了高外语阅读焦虑下更差的阅读流畅性。值得注意的是,阅读流畅性不等于阅读速度。阅读流畅性是一个复杂概念, 它不仅包括阅读加工效率, 还包括正字法加工、形音匹配等的阅读加工过程的准确性(Norton& Wolf, 2012), 阅读速度仅仅是考察阅读流畅性的其中一个指标。在本研究中, 探索性因素分析结果表明外语阅读焦虑和词汇加工效率因子并未呈现显著相关, 这与外语阅读焦虑影响阅读流畅性的推论并不矛盾。并且, 在本研究中发现英语焦虑来源问卷(QERAS)成绩与快速字母命名成绩呈边缘显著的正相关, 而大量研究表明, 快速字母命名任务(RAN)是最普遍使用和最有效预测阅读流畅性的任务(Georgiou et al., 2008)。当然, “高外语阅读焦虑可能导致更差的阅读流畅性”只是基于实验结果的推论, 本研究当中并未对阅读流畅性这一指标进行精准的控制和测查, 未来的研究可以进一步探讨此问题。

4.3 对未来的启示

阅读焦虑与阅读障碍有着深刻的内在联系。阅读焦虑常发生于阅读障碍初期, 阅读障碍的个体通常伴有阅读焦虑, 这种伴生关系可能意味着二者共享部分神经机制。本研究发现, 高外语阅读焦虑下发生的脑区异常位置与Norton 等人(2014)阅读障碍病人的脑区病变位置高度相似, 这可能为阅读焦虑和阅读障碍的共生性提供了证据。未来研究可以通过对比阅读焦虑和阅读障碍的神经基础, 进一步推理阅读障碍的病程演变和发生机制, 以实现阅读障碍的预测和治疗。

5 结论

本研究从大脑和小脑功能分化的角度探讨了外语阅读焦虑影响阅读表现的神经机制, 主要结论如下：1)外语阅读焦虑和外语阅读表现呈现显著负相关, 更高的外语阅读焦虑能够预测更差的外语阅读表现。2)探索性因素分析表明, 外语阅读焦虑主要影响词汇阅读的准确性而非阅读速度。3)外语阅读焦虑影响大脑和小脑阅读网络的方式不同, 在大脑中体现为影响额-顶区(右侧辅助运动区-左侧顶上回)的功能连接水平, 在小脑中表现为影响阅读相关脑区(右侧小脑Ⅵ区和双侧小脑Crus Ⅰ区)的激活程度。