听力障碍者语义加工认知神经机制的研究进展

班爽 周永红

【摘要】 听力障碍者由于听力方面的限制，在语言发展过程中以语义加工为主。现有的神经影像学、事件相关电位研究从神经机制层面揭示了听力障碍者的语义加工过程，主要表现为右额下回与颞上回的显著激活，以及更大的N400效应和减弱的N170波幅。目前的研究结果表明，听力障碍者的语义加工认知神经机制与健听者存在差异，未来研究需要强化对听力障碍者语义加工的共性解释，考虑多种技术结合以更全面地展现听力障碍者语义加工的神经网络动态机制，更深入具体地了解其语义加工过程及特点，进而对其语言学习和发展提出更有效的教育干预建议和方法。

【关键词】 听力障碍者；语义加工；神经机制

【中图分类号】 G762

【作者简介】 班爽，硕士研究生，重庆师范大学教育科学学院（重庆，401331）；周永红，教授，重庆师范大学教育科学学院（通讯作者：yhxdpsy@163.com，重庆，401331）。

一、引言

《残疾人残疾分类和分级》（2011）将听力障碍（Hearing Impairment，简称HI）定义为：听觉系统中的感音、传音以及听觉中枢发生器质性或功能性异常，而导致听力出现不同程度的减退［1-2］。第二次全国残疾人抽样调查数据显示，中国听力残疾者数量约2054万人，占全部残疾人总数（8502万）的24.2%［3］。听力障碍者（以下简称“听障者”）双耳不同程度的听觉障碍，一定程度上制约了语言能力的发展，对其日常生活和社会参与产生了一定的负面影响。与健听者相比，听障者的语言发展水平，词汇量、词汇加工水平以及阅读能力偏低；在语言加工特点上，两者对语音编码和正字法编码的利用有所差异，听障者在进行词汇加工时更擅于使用正字法编码［8］。语音是语言的表现形式，语义则是语言交际所表达的内容。作为客观事物现象和特征在人脑中的概括反应［4-7］，语义加工是语言处理机制中的一个重要领域。基于听障者语音加工方面的限制，语义加工在其语言发展过程中占主导地位。因此，了解听障者的语义加工过程与特点对于其语言发展与教育有着重要意义。

语义是指语言所蕴含的意义，即将头脑中对客观事物的认识通过语言的形式来进行表达。语义加工是在头脑中将字、词或句子等语言信息的具体意义进行加工的过程。听障者由于听觉系统受损，主要依靠视觉通道进行语言加工，因此其语义通达路径与健听者也存在差异。研究表明，听障学生和健听学生有不同的汉字加工方式，在语义通达的过程中，听障学生大多使用字形到字义直接通达的加工方式，而健听学生则使用字形到字音再到字义的加工方式［9］。袁文纲比较了听障学生与健听学生的语言编码方式发现，二者的编码方式相反，听障学生主要依靠字形进行编码，其次是字义编码，语音编码的作用最弱；而健听学生主要依靠字音进行编码，其次是字义编码，字形编码的作用最弱［10］。由此可知，以往的行为实验研究中已发现听障者语义加工影响其语言认知发展。近年来，随着认知神经学以及脑神经科学的发展，研究者运用不同的方法和技术对听障者的语义加工进行了更为深入的探究。功能性核磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，以下简称fMRI）、事件相关电位（Event-Related Potential，以下簡称ERP）等技术对听障者语义加工的行为表现和脑机制也有了进一步的解释。基于此，本文主要总结并回顾了听障者语义加工的神经机制，以期对未来研究提供一些思考和启发。

二、听障者语义加工的ERP研究

在语言加工研究领域，ERP已被证明是一种有价值的工具。ERP是由大量神经元产生的突触后电位的总和，反映认知过程中大脑的神经电生理变化［11］，近年来成为探索语言加工神经生理机制的主要技术手段。其毫秒级的时间分辨率，能够从时间维度上有效分离出语义加工过程的神经活动变化。

（一）听障者语义加工中的N400波幅增大

语义加工可以用ERP成分N400来考察，而该成分是语言加工研究中探讨最多的大脑反应成分［12］。典型的N400成分是在事件发生后400ms左右，由有意义的刺激（如口语或书面文字，也包括图片）在中央-顶叶电极引出的负波［13-15］。与语义一致或可预测刺激相比，语义不一致或不可预测刺激会诱发更大的负N400反应；同时，N400受到语义结构的调节，当启动词与目标词在语义上相关时，N400的波幅降低。因此，语义上不可预测的刺激相对于语义上可预测的刺激，所引起的ERP波形的负振幅被称为“N400效应”，这种效应经常被作为语义检索和词汇语义整合的指标来研究［16］。对词汇-语义不一致的敏感性，以前额中央和中顶叶区域显著的N400效应为代表，已经在5岁的典型发育儿童中得到证实［17］。相关研究发现，N400效应同样也可以考察听障者的语义加工过程。例如，Skotara等人发现，以德国手语为母语的听障者和健听者对书面句子中的语义违反行为表现出N400反应，这与在健听者中观察到的语义违反行为一致［18-19］。这些结果表明，在句子水平上，听障和健听读者的语义加工有着类似的神经过程参与。但相较于健听者而言，听障者产生的N400波幅有所不同。Kallioinen等人采用口语启动和图片目标匹配的N400范式考察了植入人工耳蜗听障儿童、佩戴助听器听障儿童与健听儿童的语义加工，结果表明，听障儿童语义加工的ERP反应与健听组有相似之处，但植入人工耳蜗儿童组产生的N400效应相对较大且有差异，这可能反映了其更擅长预测性的、自上而下的语义加工［20］。Mehravari等人分析了听障者和健听者在语义违反和语法违反两种情况下的脑电波变化，以此来对比听障者和健听者的语言加工及阅读技能方面存在的差异，结果发现，听障者和健听者对句子中的语义违反（单独或双重违反）产生了相似且较大的N400反应；相比之下，听障者未出现对语法的违反反应，而健听者出现了语义、语法违反反应［21］。由此可以推断，听障者在理解句子时主要依赖语义信息，而健听者在理解句子时同时依赖语法和语义信息。此前Domínguez等人的研究也同样发现，听障者在阅读时更关注语义信息［22-23］，在进行句子处理时，听障者也使用语义信息来帮助他们理解复杂的语法［24］。以上研究表明，听障者在进行语义处理时，面对不一致的情况会产生更大的N400效应，这也侧面反映了听障者在进行词汇加工与句子阅读过程中更依赖语义相关信息。

（二）听障者语义加工的N170左侧化减弱

N170成分是指在视觉刺激呈现170ms左右时，在大脑枕颞区引发的一个负的脑电成分，它代表潜伏期在100—200ms之间的波幅。以往研究证实N170成分与面孔认知和字词识别相关。Hauk等人通过对词汇决策任务中收集的脑电数据进行线性回归分析，发现N170波幅的大小会受到语义的影响［25］。而在字词识别中会出现N170成分的左侧化，这种现象被解释为语音映射假说。该假说认为，在阅读习得过程中，由于左脑区枕颞（听觉）区域的正字法和语音之间的映射，出现了左向不对称［26］。然而，由于听障者获得听觉口语的机会减少，他们可能会对正字法和语音之间建立更弱的联系，所以与健听者相比听障者的左侧N170波更小。Emmorey等人通过比较听障者和健听者的视觉单词识别，发现健听者左侧后颞-顶叶区域产生的N170波比右侧更大，而听障者仅在后颞区域显示较小的左右不对称［27］。这表明正字法在听障者阅读学习中可能发挥更大的作用，听障者可能更依赖于直接的正字法到语义的映射。这一结果与以往的行为实验研究一致，听障者进行词汇识别时，以形—义的直接通达路径为主［28-30］。

三、听障者语义加工的脑成像研究

fMRI是一种通过检验血流进入脑细胞的磁场变化而实现的脑功能成像技术，具有较高的空间分辨率，能准确定位脑功能区，包括静息态功能磁共振成像和任务态功能磁共振成像，目前已经被广泛应用在语言加工认知神经机制的研究中。

（一）听障者右额下回激活更显著

语义加工涉及的脑区较多，而且联系较为复杂。Paulesu等人的研究发现，左脑前额叶皮层与语义加工、语音加工都有关联［31-32］。Georgiewad等人发现，额下回前部（BA 47）和语义加工更相关［33］。Fiez发现，在语义分类任务中，左脑额下回（BA 47）明显激活，体现了该脑区在通达语义中的作用［34］。以往研究也表明了语义加工与额下回有着密切的关系。在判断真假词的词汇识别任务中，Emmorey等人在语义任务下研究了不同阅读水平听障者的神经机制，发现高阅读水平听障者的右侧额下回和左侧视觉词形区的激活更显著，而左侧视觉词形区是正字法—语义加工接口，即说明高阅读水平听障者词汇语义加工能力更强，而其阅读能力与语音任务中的神经活动不相关［35］。Aparicio等人使用词汇决策任务发现，与熟练的健听阅读者相比，不太熟练的听障阅读者（二者都精通法语和法语手语）在右额下回和左颞上回中的激活更显著，而左额下回的激活减少［36］。然而，这些差异仅在兴趣区域分析中明显，在全脑分析中不明显。Li等人发现，汉语听障阅读者对汉字对进行语义关联性判断时，也存在类似的模式［37］。与健听阅读者相比，听障阅读者（流利的中国手语使用者）在右额叶皮层以及右下顶叶的激活更显著，而在左额下回中表现出更少的激活。尽管目前的相关研究表明，听障者在进行语义加工过程中同样激活额下回区域，但右额下回的激活更加显著，左额下回的激活相对减少，这些差异是研究对象自身的差异还是实验设计不同导致的，未来仍需要进一步探究。

（二）听障者颞上回激活更显著

颞叶与语义存储以及语义信息连接有着密切关系。而左侧颞叶下部和顶下小叶后部的角回与语义加工网络有关，这两个脑区在句子中的激活要比单词阅读中显著，在篇章阅读中的激活要比阅读不连贯句子时显著［38］。在一项关于隐性单词阅读的fMRI研究中，Corina等人发现，进行词汇识别时熟练听障阅读者与健听阅读者有相似的左颞叶区域激活，而左颞叶在词汇语义研究中经常被观察到；相对于低阅读水平的听障阅读者，高阅读水平的听障阅读者在阅读中多个大脑区域参与程度更高，其中左颞上回、双侧梭状回和双侧下顶叶有更强激活［39］。此外，Hirshorn等人考察了听力状况和语言经验对听障者句子阅读中语义加工的影响，通过对比口语听障者、手语听障者和健听者的句子阅读过程，发现三组都在假词阅读中出现更多的激活区域；与健听读者相比，两组听障阅读者在左、右颞上回都表现出更大的激活，但是两组在这些区域的激活没有差异［40］。上述研究表明，听障者的颞上回激活显著可能与不同语言经验和阅读能力有关，但是具体原因也需要进一步研究。

四、听障者语义加工ERP与fMRI研究的综合分析

随着研究的深入，来自ERP和fMRI的证据揭示了听障者语义加工行为背后的认知神经机制。通过ERP与fMRI的综合分析，能够解释听障者语义加工过程中认知神经的共通与差异之处，进一步为未来研究明确方向。

（一）听障者语义加工ERP与fMRI研究的共通点

从大脑的功能区域划分来看，额叶与认知加工相关，顶叶与感觉认知以及视觉语言密切相关。而以往研究发现，听障者存在视觉补偿现象，即为了弥补听觉信息的缺失，听障者视觉功能将发生补偿性改变，表现出视觉功能增强的现象［41-43］。听障者语义加工的相关行为研究也证实了这一观点。Gutierrez-Sigut等人发现，西班牙语的听障阅读者在更有效地使用视觉正字法时，会促进阅读技能更好地發展；视觉线索可以帮助听障者联结手语表征和语义表征，从而促进其理解语言［44-45］。Emmorey对听障者和健听者的阅读对比研究也指出，听障者可以在阅读过程中使用基于视觉正字法的途径而不是基于语音的途径获得更有效的词汇访问［46］。因此，由于听障者的视觉补偿，其在进行视觉语言加工时更具优势。而听障者在进行语义加工时，大脑主要依赖顶叶区进行信息加工，当产生较大语义违反或语义偏差时，便会产生较大的N400波幅。同时，以往脑成像相关研究也表明了听障者右额下回的激活更显著，该区域与语义加工密切相关。这也说明在进行词汇识别过程中，比起语音信息，其更善于利用语义信息。因此，不论更大的N400波幅还是激活更显著的右额下回，都表明听障者更具语义加工优势。

（二）听障者语义加工ERP与fMRI研究的相异点

在ERP研究中与N170相关的颞区和fMRI研究中颞上回激活情况存在较大差异。与顶叶和额叶相比，颞叶是听觉-言语中枢，不仅与语言加工相关，同时还关联听觉情况，特别是颞上回中部对于听觉功能有着重要作用。已有研究发现，不同语言经验与阅读能力的听障者在进行书面语阅读时会对语音、语义加工产生不同的影响。兰泽波等人通过对比不同语言经验和阅读能力的听障大学生词汇识别过程中的字形、语音、手语表征的情况，发现语言经验影响听障大学生的词汇表征，而阅读能力并未产生影响［47］。韩锦赫等人对比了人工耳蜗听障学生、助听器听障学生和健听学生对拟声词的学习以及语义加工过程，结果表明，人工耳蜗和助听器学生的拟声词学习成绩低于健听学生，但加工过程与健听学生相似，且三者在学习过程中均出现了一致性效应［48］。在上述采用脑成像技术的研究中，研究者区分了听障者的听力状况与语言经验，佩戴助听设备和阅读能力较强的听障者在语义加工中有更显著的颞上回激活；在ERP研究中，研究者未细化研究对象类型。由此可推知，研究结果的差异可能是研究对象的差异所致，不同类型听障者语义加工的内在神经机制可能存在差异，未来相关研究应考虑细化研究对象的分类。

此外，脑成像技术与ERP技术是对空间和时间两个不同维度的描述，本身就具有一定的差异性。因此，由于研究方法的局限性和研究对象的差异性，以往研究结果大多局限于某单一脑电成分或者仅仅关注独立脑区激活的结果，未形成对听障者语义加工行为背后认知过程与脑功能网络之间联系的整体认识。

五、小结与展望

从以上分析可知，听障者语义加工的神经机制与健听者存在一定的差异，这种差异对阅读和文本理解会产生影响，但现有研究对于听障者是否只依赖于语义加工以及其在进行语义加工时的大脑活动路径仍有争议。同时，我国研究者对于听障者的语言发展认知神经机制方面的研究还较为分散，观点也有差异。汉语与拼音文字系统有较大的不同，国内应该加强此方面的研究。基于此，本文结合现有研究，为未来可能的研究方向提出一些建议和思考。

（一）探究听障者语义加工的共性解释

当前针对听障者语义加工的研究结果具有分散性，虽然可能是由于采用不同的研究范式和研究设计造成的，但也存在相差较大的理论解释。从行为机制来看，大部分研究结果证实，听障者是通过形—义直接通达的通路来进行语义加工，但也有相关研究认为，听障者在进行语义加工过程中存在着语音表征，只是其语音表征能力较低，不容易外显。Sterne等人发现，听障儿童的音节意识与同龄的健听儿童没有差异，且在音节判断任务中能够做出相应的语音判断［49］。McQuarrie等人发现，随着任务难度的增加，听障儿童的语音意识表现显著下降，且会受到强烈的正字法干扰，并由此推断出听障儿童依赖于正字法进行语音意识判断［50］。王志强等人的研究发现，高音节意识的听障大学生与健听大学生表现一致，而低音节意识的听障大学生更易受字形信息的干扰，但听障大学生的声调意识整体偏低［51］。而语音表征能力的大小同样会影响语义加工的神经机制，特别是在脑成像研究中会产生多个脑区的激活。同时，韵律对听障者的语义加工也存在影响［52］。总的来说，听障者语义加工的过程会受到诸多方面的影响，未来的研究需要进一步控制各水平条件，更深入地探究听障者语义加工神经机制的整体共性解释。

（二）结合多种技术探究听障者语义加工神经机制

随着认知神经学的发展，ERP、fMRI等技术得到了越来越多的应用，但每种技术都存在其优势和劣势。例如，ERP技术具有高时间分辨率，但是其空间分辨率较差，而fMRI技术具有高空间分辨率，时间分辨率较低。此外，ERP和fMRI技术易受运动轨迹的干扰，不适宜儿童和特殊人群使用。因此，如果只使用单一的技术方法不利于把握整体认知过程，未来可以考虑多种技术相互结合。眼动追踪技术（Eye-tracking）通过实时捕捉眼球位置和运动轨迹采集、处理和分析数据，解释感知、认知和阅读等行为，其与ERP技术相结合，可以进一步探究听障者视觉单词识别与大脑加工之间的关系。同样，功能性近红外光譜（Functional Near-Infrared Spectroscopy，以下简称fNIRS）具有便携性、运动耐受性和使用安全性等特点，能够用于对婴儿和儿童的大脑功能进行研究［53］。fNIRS技术或许有助于扩充听障儿童语义加工的研究结论，以进一步对比儿童与成人之间的差异并发现其内在影响因素。因此，行为反应实验与多种神经科学技术相结合会更全面地揭示听障者的语义加工过程，从而能更科学地解释听障者的语义加工神经机制。

（三）探索改善听障者语言发展和学习的有效干预策略

探究听障者的语义加工过程是为了更全面地了解其语言发展过程，以帮助其采用更有效的学习方法来提升语言能力。而且，语言能力与听障者的心理理论发展呈正相关关系［54］，提升语言能力对其整体发展有积极意义。已有研究发现，不同阅读能力与语言经验的听障者在进行词汇识别或句子加工时存在差异，表明适当的干预对听障者的语义加工有一定的促进作用。同时，佩戴人工耳蜗和助听器听障者的语义加工过程与健听者更相似，说明辅助器具的使用能在一定程度上促进听障者的语言发展。由此可知，辅助器具与有效干预方法的结合或许可以提升听障者的语言能力，如听觉口语语法（Auditory Verbal Therapy，以下简称AVT）能够有效调节听障儿童语言认知发展，且通过AVT对听障儿童听觉能力、言语、认知、沟通进行干预呈现积极效果［55］。对听障者语义加工神经机制的深入挖掘，能更为科学地指导教育干预的有效实施，帮助一线工作者选用更具针对性的教学干预方法。

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