新生兒大腦對母語與非母語及非語音刺激的感知偏好:一項fNIRS研究揭示早期語言發育的神經機制

《Brain Research Bulletin》:Perception of Native vs. Non-Native Language and Non-Speech Sounds in One-Week-Old Neonates: An fNIRS Study

【字體: 時間:2025年05月07日 來源:Brain Research Bulletin 3.5

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  本研究通過功能性近紅外光譜技術(fNIRS)探究36名健康足月新生兒對母語(漢語)、非母語(西班牙語)及非語音(音樂、貓叫、噪聲)刺激的皮層激活模式。研究發現新生兒大腦對母語刺激呈現廣泛激活(涉及FPA、MFG、STG等8個ROI),MTG區域對母語的響應顯著強于非語音刺激(p<0.05),MFG與Broca區對音樂的激活高于噪聲。該研究為理解早期語言習得的神經基礎及臨床干預提供重要依據。

  

人類語言能力的起源一直是發育神經科學的核心謎題。盡管胎兒在妊娠24周就已具備聽覺功能,但新生兒大腦如何區分母語與非母語,又如何處理豐富多彩的非語音信息,這些問題的答案將揭示語言習得的初始密碼。既往研究多聚焦嬰幼兒語音感知的皮層變化,但對非語音處理的神經機制知之甚少,這種認知空白可能阻礙對語言發育障礙的早期識別。更棘手的是,傳統fMRI技術因機械噪聲干擾,難以精準捕捉聲音誘發的腦活動,而EEG又缺乏空間分辨率——這就像試圖用模糊的鏡頭拍攝高速運動的物體。

合肥市第一人民醫院的研究團隊在《Brain Research Bulletin》發表了一項突破性研究。他們采用54通道fNIRS系統,以氧合血紅蛋白(HbO)濃度變化為指標,監測36名出生7天左右的健康新生兒在五種聽覺刺激(漢語、西班牙語、貓叫、音樂、噪聲)下的皮層響應。研究創新性地采用國際10-20系統定位探頭,覆蓋包括額極區(FPA)、布羅卡區(Broca's area)等8個關鍵腦區,通過改良的比爾-朗伯定律計算血氧動力學參數,并運用FDR校正解決多重比較問題。

激活ROI的刺激特異性響應
數據顯示,漢語刺激顯著激活全部8個ROI的39個通道(p<0.05),而西班牙語僅在額極區呈現趨勢性激活。特別值得注意的是,中顳回(MTG)對漢語的響應強度是貓叫的3.2倍(p=0.005),音樂的2.4倍(p=0.040),這種"母語優勢效應"在布羅卡區同樣顯著。音樂刺激則展現出獨特的激活模式,其在中額回(MFG)和布羅卡區的HbO濃度變化顯著高于噪聲(p<0.05),提示新生兒大腦對韻律信息存在先天敏感性。

跨模態處理的神經基礎
突破傳統語言區局限,研究發現初級感覺運動皮層(pSMC)和梭狀回(FFG)也參與語音處理。漢語刺激下pSMC的HbO增幅達0.0142mmol/L,顯著高于噪聲(p=0.005),這與近期發現的聽覺-運動皮層耦合理論相呼應。更令人驚訝的是,FFG作為視覺處理中樞,在母語感知中呈現雙側激活,可能反映早期跨模態神經通路的形成。這些發現顛覆了"語言處理僅限經典語言區"的舊有認知。

討論與展望
該研究首次系統描繪新生兒聽覺處理的神經圖譜,其三大發現尤為關鍵:(1)證實新生兒存在母語感知的神經偏好,這種"語言磁吸效應"可能源于宮內學習;(2)揭示音樂刺激激活前額葉-運動皮層網絡,為音樂治療改善神經發育提供依據;(3)發現pSMC和FFG等非典型語言區參與早期語音處理,提示語言網絡具有超乎想象的可塑性。

研究也存在若干局限:固定區塊順序可能引入疲勞效應,且未控制語言韻律差異。未來研究可結合EEG-fNIRS多模態技術,并納入高風險嬰兒隊列。這些發現不僅為語言發育遲緩的早期預警提供生物標志物,更啟示我們:人類大腦在誕生之初就已準備好擁抱這個充滿聲音的世界——就像一臺預裝語言處理程序的生物計算機,靜靜等待著與母語的第一次深情對話。

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