语言运作机制解释模型:双机制优于单机制

郑丽娜

(上海交通大学,上海,200240)

1.引言

每个正常儿童到四岁左右就可以通过语音流传达或接收无限数量的信息,从而拥有基本的语言能力。一般来说,人类对语言的使用主要依赖两种能力。一是关于词汇记忆的能力,被称为心理词库(mental lexicon),它包含一定数量语音和意义具有任意性的词汇。另一个是关于规则应用的能力,即如何利用数量有限的规则将语素或简单的词组合成数量无限的、具有一定顺序性或层次性结构(即复杂词、短语或句子)的能力,这被称为心理语法(mental grammar),它是具有能产性和组合性的操作系统。每种语言都有规则形式与不规则形式,不规则形式是整体变化,具有拼写、发音任意性和不可预测性,就好像心理词库中的音义结合体——词汇一样。另外,每种语言的不规则形式的数量往往是有限的,很少会有新的不规则形式产生,并且不规则形式大都是高频词。规则形式是通过一定的规则将语言项组合而成,具有能产性、可预测性和开放性,类似于语言中的心理语法,因而规则形式的数量会因语言的发展而不断变化。由于规则形式与不规则形式类似于心理语法和心理词库,因此,通过考察规则形式与不规则形式的大脑表征和处理方式,可以探讨语言在大脑中的运作机制,从而对人类的语言能力做出解释,这是语言科学、认知科学、神经科学和脑科学等长期以来追求的重要目标之一。

近年来,随着神经科学、语言学和语言习得等领域的不断发展,人类对自身大脑中的语言运作机制有了更为深入的了解,出现了两大理论阵营——单机制(single-mechanism)和双机制(dual-mechanism)理论。它们基于对人类上述两种语言能力的区分,分别对人脑中的语言运作机制进行探究与解释。本文旨在从第一语言、第二语言、神经语言学和自然语言四个角度阐释双机制理论在解释语言大脑运作机制时所具有的优越性,并挖掘双机制理论对于词汇教学的启示。

2.单、双机制理论

语言由单一机制在大脑的同一个区域还是两个机制在大脑中两个不同的区域处理和表征,这是语言大脑运作机制的单机制理论和双机制理论模型的本质区别。下面分别进行解释。

2.1 单机制理论

该理论认为,人类对心理词库和语法规则的处理和表征都受制于单一的联想记忆(associative memory)系统。相应地,规则和不规则形式都由这一个机制表征和处理,其代表理论是连通主义模型(connectionist models)。它是在模拟人的神经网络的基础上发展起来,用以解释人类认知能力的一新兴理论,近年来在认知科学和神经科学领域已经形成较大影响。它的核心思想是:大脑具有在事物间建立联系的属性,事物的信息由神经元组成,信息节点将这些神经元联系起来构成网络结构,节点间的相互联系既会因被激活而加强,也会因不被激活而减弱。这样,学习过程就是改变网络之间联系权重的过程。类似的词项由于具有共同的特征而在记忆表征中彼此相连和强化。就规则与不规则形式而言,连通主义将处理不规则形式的记忆机制扩展到规则形式上来,扩大了记忆系统的控制范围。

连通主义还认为,语言学习跟其他技能的学习没有本质差别,也不强调规则的学习。规则是以概率的形式存在的,而学习规则就是学习概括性不等的概率模式。语言习得者会根据语言输入建立其概率模式,并经过反复激活逐渐强化,从而导致语言的习得。因此,先前建立的概率模式必然会影响后来的语言输入。这样,学习第二语言时发生迁移也就是必然的了。如果遇到与母语相似的成分,已存于大脑中的母语模式就会很容易被激活而发生正迁移;如果遇到与母语不同的成分,就会发生负迁移。这时,学习者必须首先习失(unlearning)已有的母语模式,然后建立新的概率模式,从而给习得者造成很大的习得困难。当学习者遇到母语中没有的成分,在反复的语言输入的作用下,学习者就可以建立新的概率模式了。因此,学习与母语不同的二语成分是最困难的。

2.2 双机制理论

该理论认为,人脑中存在计算和记忆系统两个机制来处理语言。其中,心理词库由记忆系统处理,而心理语法及其类似的可组合性结构由计算系统处理。相应地,不规则形式由记忆系统表征和处理,而规则形式由计算系统处理。不规则形式可视为具有某些特征的独立词,通过记忆习得而存储于心理词库;同样,当使用不规则形式时,语言使用者需要通过记忆系统从心理词库中提取。与之相反,规则形式是运用规则实时生成的,类似于词组和句子的生成过程。其代表理论是词汇与规则(Words and Rules)模型①(Pinker 1998,1999;Pinker & Ullman 2002)。

词汇与规则模型的工作原理是,当一个规则动词(如work)要变为过去时态形式时,心理词库和心理语法同时可及。词干和后缀从心理词库中提取然后进入心理语法,在这里动词过去时态形式的变位规则将被运用,从而产生带有后缀的该规则动词的过去时态形式(如worked)。对于某个不规则动词的过去时态形式(如broke),如果心理词库中存储了这个形式,那么它是直接从词库中提取的。而且,此时表明匹配成功的信号将会阻止该动词的附加后缀过程,从而阻碍不规则动词过度概括形式(如breaked)的生成,这就是词汇与规则模型中所谓的“阻碍原则”(Blocking Principle)。但当语言使用者心理词库中没有与之相匹配的不规则动词的过去时态形式或者其记忆系统失效②不能提供不规则动词的过去时态形式时,附加后缀就会作为缺省规则(default rule)被应用,从而产生过度概括现象。

2.3 单双机制理论的判断标准

判断单双机制主要依靠两个标准:词频效应(frequency effect)和音系相似性效应(phonological similarity effect)。词频效应指的是,对于一个给定的词,学习者遇到的次数越多就会记得越牢,提取时也会越容易。音系相似性指的是一些词拥有相同或相近的音。如规则动词book,cook,look都含有[uk],不规则动词drink,sink,shrink都含有[ik],它们之间都具有音系相似性。这些词不仅拥有共同的音,还具有相似的过去时态变化形式。表征某对具有音系相似性的动词词干及其过去时态形式的记忆痕迹(memory traces)还会因为学习其中的任何一对而得到加强。因此,学习者听到drink—drank不仅可以强化它本身的记忆痕迹,还可以强化与它享有共同音系特征的sink—sank和shrink—shrank等词过去时态形式的记忆。

由于单机制理论认为语言由记忆系统单一机制表征和处理,因此,词频效应和音系相似性效应对规则和不规则形式都会产生作用,高频词的处理和提取比低频词更快、更准确。对于生造词(nonce words)而言,与真实词的相似性越大,语言学习者也应该提供与真实词越相近的过去时态形式;反之,与真实词的音系相似性越差,学习者会提供与之越不相同的过去时态形式。而双机制理论认为只有不规则形式由记忆系统表征和处理,因而词频效应和音系相似性只会影响不规则形式。它进一步提出,当生造不规则词与真实词相似性极差时,学习者就会将附加后缀作为缺省形式使用,从而出现过度概括现象。

3.双机制优越性的证据

3.1 第一语言证据

第一语言习得,尤其是儿童一语习得,是最早为语言在大脑中的运作机制提供证据的研究领域。这些研究关注的焦点是儿童或成人如何学习英语规则与不规则动词的过去时态形式,而且多集中在对词频效应的研究上。其实,双机制理论的提出就源自于Pinker和Prince(1988)对Rumelhart和McClelland(1986)的评论。后者用连通主义模型模拟学习者对英语动词过去时态形式的习得,并提出了基于记忆系统的过去时态屈折变化模型;而前者认为规则是语言必不可少的,语言运作机制理论不能没有规则系统的介入。

许多来自第一语言的研究表明只有不规则形式具有词频效应和相似性效应,而规则形式没有。Prasada,Pinker和Snyder(1990)以快速产出为测试工具,要求成人被试尽快说出所听到的母语中动词的过去时态形式,并记录被试从听到动词词干到说出其过去时态形式之间的时间间隔,从而估计被试在大脑中运算动词过去时态形式的时间。他们选择成对的、但词频不同动词,其中一个经常用于过去时态,另一个不太常用,但它们在非过去时态中同样常用。这样做的目的是控制词干的词频,使得被试对一对中的两个动词同样熟悉,而只比较它们的过去时态形式。他们发现,动词的词频会影响不规则动词过去时态形式的产出速度,而对规则动词过去时态形式的产出没有影响。对于不规则动词来说,其过去时态形式的词频越高,被试说出它们的时间就越短。他们因而认为,规则形式和不规则形式的处理路径是不同的,不规则屈折形式存储在联想记忆系统,受到词频等因素的影响,规则形式存储于另外一个不受联想记忆系统影响的系统,或许是通过某个规则在词库外在线计算而成。在对儿童习得第一语言的考察中,Marcus等人(1995)发现,对于不规则形式来说,父母使用的越多,小孩过度概括使用该不规则形式就会越少。而且,读音相似的不规则形式还会相互阻碍该不规则形式的过度概括,但读音相似的规则形式并不有助于相互间的规则化。这说明不规则形式具有词频和相似性效应,而规则形式没有,符合双机制理论的预测,即规则形式和不规则形式的处理和表征机制是不同的。Bybee(1985)、Bybee和Slobin(1982)、Seidenberg和Bruck(1990)以及Shenkman(1994)等也都发现,语言使用者产出低频不规则形式的时间比高频不规则形式长,从而支持双机制理论。

单机制理论否认语言中规则系统的存在,但儿童母语习得的证据表明规则在语言系统中存在,至少有两点证据可以说明动词过去时态形式的构成涉及到规则。其一,Berko(1958)发现,学前儿童能够很容易地将从来没有听到过的新词加上-ed变成其过去时态形式。其二是一语习得中的过度概括现象。Ervin和Miller(1963)以及Kuczaj(1977)等人发现,儿童从两岁左右就会时不时地将一些不规则动词加-ed构成其过去式,从而产生象comed,breaked,goed,bringed等这样过度规则化的动词过去时态形式。他们显然是过度地使用了动词时态的变化规则,因为他们不可能从他们父母或别人那里获得这样的语言输入而进行模仿。如果语言没有规则系统,很难想象正常儿童能够在很短的时间内就能够无一例外地成功地习得母语,我们使用的语言也就不可能是无限的,更不用说创造性地使用语言了。

3.2 第二语言证据

目前,在二语环境下探讨语言大脑表征和处理方式的研究还不太多,而且研究结果比一语习得争议更大一些,尽管如此,也有不少研究支持双机制理论。如Lalleman等(1997)以及Brovetto和Ullman(2001)发现,二语习得者对高频不规则形式的反应时间比低频不规则形式短,常辉和郑丽娜(2008)发现二语习得者在产出中不规则形式的准确率与词频相关,即二语不规则形式表现出了词频效应。相反,Beck(1997)和Birdsong和Flege(2001)发现,二语习得者对高频和低频规则形式的反应时间没有什么差别;常辉和郑丽娜(2008)发现二语习得者在产出中规则形式的准确率与词频无关,即二语规则形式没有表现出词频效应。另外,常辉和郑丽娜(2008)还发现二语习得者在产出中不规则形式表现出音系相似性效应,而规则形式却没有。

3.3 神经语言学证据

可以说,目前通过实验认知心理学技术的行为研究并没有很好地解决解释人类语言运作机制的单双机制之争。因而,在最近的十多年里,研究者更多地从神经语言学的角度通过脑电图考察失语症人的语言表现,从而为人类语言在大脑中的运作机制提供更有说服力的证据。迄今,多数研究结果也都与双机制理论相符,失语症人表现出了记忆系统与规则系统的可分性。而且研究者还发现语法信息(包括规则形式)的处理涉及到布罗卡区域(Broca’s area),因为这个区域损伤的病人往往会表现出句法运算和屈折形态方面的问题;而语义和不规则形式的处理涉及到颞下回皮层(inferior temporal lobes)。

得了忘名症(Anomia)的病人由于其左记忆区有损伤,在提取专有名词和不规则形式时会出现问题,但其说话流利,语法能力基本正常,经常出现过度规则化错误。Goodglass(1993)发现,忘名症病人经常可以产出流利而合乎语法的句子,其语法规则组合使用能力基本完好,其损伤主要在于词库,在动词过去时态形式的产出任务中,与正常人的控制组相比,忘名症病人不规则形式的表现要比规则形式差得多。Ullman等人(1997,2005)以及Tyler等人(2002)的研究也表明,忘名症病人会出现过度规则化错误,如swimmed,也能够将规则词缀附加于新造的词,如plammed,但却几乎不会将不规则形式类推到新造的词上,如spling-splung。Miozzo(2003)以及Miozzo和Gordon(2005)不仅考察了一位忘名症病人的动词系统,还考察了名词系统,结果发现他在规则动词和名词上的表现相当准确,而在不规则动词和名词上的表现明显差得多。以上都说明忘名症病人的语法规则系统基本正常,语法规则组合能力基本完好,其损伤主要在于记忆系统中的词库。

根据Damasio(1992)和Alexander(1997),语法失能症(agrammatism)病人的表现正好与忘名症病人相反,他们在产出合乎语法的句子流利性上有困难,很难将词组合成流利的句子,没有过度规则化错误,其损伤在于左半球的外侧裂周区。Ullman等人(1997,2005)发现语法失能症病人在朗读、听写、重复或判断时对规则动词的变位比不规则动词要困难得多。Hagiwara等人(1999)发现,以日语为母语的语法失能症病人也表现出了这种规则与不规则的差别。另外,Marslen-Wilson和Tyler(1997)通过启动效应实验发现,作为控制组的正常人没有表现出动词的规则性与启动效应之间的交互作用,而考察的两个布罗卡区域损伤的语法失能症病人只在不规则动词过去时态形式和语义相关的配对词上表现出显著的启动效应,而在规则动词过去时态形式上则没有。由于语义启动与不规则形式的启动比它与规则形式的启动关系更密切,故而两位病人有上述表现。而Moss和Tyler(1997)发现语义痴呆(semantic dementia)病人的表现恰好相反,只在规则动词过去时态形式上表现出启动效应,而在不规则动词过去时态形式和语义相关的配对词上则没有。Patterson,Lambon-Ralph,Hodges和McClelland(2001)也发现语义痴呆病人在不规则形式上的表现问题很大,而且问题的严重程度与病情的严重程度密切相关。另外,根据Ullman等人(1997)和Ullman(2001),亨廷顿病人(Huntington disease,HD)和前部失语症(anterior aphasia)病人在规则形式的产出上比不规则形式问题大的多,前者经常过度附加-ed而产出lookeded或digged,后者经常不能为规则形式附加-ed,而是使用原形动词或将其作为不规则动词变位。

另外,规则形式与不规则形式的这种可分性还体现在一些神经衰弱症病人身上。根据Feinberg和Farah(1997),阿兹海默症③(Alzheimer’s disease)患者大脑的颞叶结构(temporal lobe structures)较其前部大脑皮层(frontal cortex),尤其布罗卡区域和基底核(basal ganglia),衰退得更为严重,患者在词汇语义方面的损伤比语法方面更严重,在词汇提取和处理不规则形式时较为困难,但是能够流利地说出合乎语法的句子,产生过度规则化错误。与之相反,帕金森病(Parkinson’s disease)患者大脑基底核衰退较严重,其语法方面的损伤比词汇更严重,在处理规则形式时较为困难,也没有过度规则化错误。Ullman等人(1997)发现,阿兹海默症患者在构成不规则形式时比规则形式更有困难,而且他们几乎不能利用相似性为生造不规则动词类推其过去时态形式,从而出现过度规则化错误。帕金森病患者的表现正好相反,他们构成规则形式比不规则形式更困难,也不能为生造词顺利附加规则后缀。他们所表现出的困难与他们大脑受损伤的严重程度密切相关。

3.4 自然语言证据

最后,许多自然语言中的现象也说明规则形式与不规则形式存在根本差异。首先,在构成复合名词时,规则名词复数形式不能构成复合名词,而不规则名词复数形式则可以。如我们不能构成rats-eater,clawsmark,但mice-eater和teethmark则可以。其次,当复合名词是向心结构(endocentric structure),有中心语(head)时,其变化形式不变,原来是不规则的依然是不规则的,原来是规则的依然规则。如复合名词workman是向心结构,中心语是man,其复数形式与man一样,依然是不规则的;homemaker也是向心结构,中心语是maker,其复数形式与maker一样,也是规则的。但当复合名词是离心结构(exocentric structure),没有中心语时,原来是不规则的也要变为规则形式。如low life并不是指某种life,而是指人,是离心结构,没有中心语,其复数形式就要变为规则的low lifes。再次,自然语言中规则形式数量巨大,而不规则形式数量有限,如英语规则动词约10000左右,而不规则动词只有180个左右。而且规则形式具有开放性,其数量会因语言的发展而不断增加;相反,不规则形式则是封闭性,很难有新的不规则形式产生。

另外,语言中的不规则形式与其词频和构成形式有着密切的关系,而规则形式则没有。不规则形式大都是高频词,而且几乎都是单音节词或单音节词加前缀构成的,而规则形式有高频词也有低频词,构成形式也多种多样。比如根据Francis和Kucera(1982),英语中使用频率最高的十个动词的过去时态形式全都是不规则变位的④;根据Pinker(1998),英语母语使用者认为低频不规则动词的过去时态形式(如smite—smote,bid—bade)听起来很奇怪。从历时的角度看,如果一个不规则动词失去了其流行性,语言使用者不能将其牢记而时常将其规则化,它逐渐就会演变成为规则形式。也就是说,当一个不规则形式的词频降低了,它规则化的命运也就开始了。最后,一些跨语言证据表明规则形式没有词频效应。比如,英语规则动词的比例是85%左右,而德语规则动词的比例只有45%左右,英语规则名词的比例高达99%,而德语规则名词的比例只有7%左右,但是两种语言的使用者对待规则形式却是一样的,将规则后缀使用于词频非常低的词、拟声词、新词、外来词、产品名等。自然语言中规则形式与不规则形式的上述巨大差异本身就说明二者在本质上是不同的,对它们的存储和处理方式也应该不同,双机制理论在解释自然语言时也有着更大的优势。

4.双机制理论对外语词汇教学的启示

双机制理论在解释语言大脑运作机制方面更具优越性,对外语词汇学习和教学也有着重要的意义。对于外语学习者的心理词库而言,它是由记忆系统存储、处理和表征的,具有词频敏感性(frequency sensitivity)。词汇出现的频率越高,就越容易被记住,也更容易在使用中被提取。但目前大学生在英语产出中普遍依然使用中学所学的词汇,大学英语学习过程中学过的词汇在使用时难以提取,在时间紧迫的情况下,中学记的那些高频词会在词汇提取竞争中最后获胜。这实际上说明了比起中学所学的词汇,大学英语学习的词汇在学生使用过程中出现的频率不够。另外,学生词汇习得过程中未能建立有效的语义网络,学生无法激活长期记忆中的相关知识,导致词汇产出性能力相当薄弱(吴旭东、陈晓庆2000)。因此,要想让大学生在词汇使用上更进一步,教师在教学过程中应有意识地增加学生对大学英语词汇提取和使用的机会,以增加常用词汇的出现频率。教师一方面可采用释义法(paraphrasing),鼓励学生积极开动脑筋回忆和运用刚学过的词汇,另一方面,要让学生成为课堂的中心,使他们得到更多的机会使用所学词汇,这才是达到增加学生词频敏感性的根本途径。

另外记忆系统还具有音系相似性效应,学生也可以利用此效应更有效地记忆词形拼写相近的词,如link,pink,sink,think,shrink等,也可以把任何符合某一变化规则的词(如sing—sang,ring—rang,spring—sprang)放在一起记忆。因此,外语学习者可以将某些具有音系相似性效应的词(如fight—light—might—night—sight—tight)进行归类学习,外语教师也可以把这样的词放在一起教学。

相对记忆系统而言,加快规则系统词汇处理速度的最有效方式是让学生了解词汇的构成规则。如英语大部分词汇是由词根加词缀组成的,而且往往一个词根可以加不同的词缀构成不同的词。例如,将词根ject加上不同的前缀,可构成deject,eject,inject,project,object,reject,subject,interject等。掌握英语词汇的构造规律,可以帮助学生扩大词汇量,增强对词性和词义的认识,并学会在阅读过程中对碰到的生词进行猜测和识别,以增强阅读理解能力。

5.结语

大脑是一个黑箱,而语言是大脑的镜子,通过研究语言,我们可以更好地了解大脑,从而推动脑科学的发展,加深人类对自身的认识。语言在大脑中的运作机制是我们了解大脑的一个重要课题,单机制和双机制理论对此都进行了假设与解释,本文从第一语言、第二语言、神经语言学和自然语言四个角度阐释双机制理论在解释语言大脑运作机制方面所具有的优越性,并挖掘了双机制理论对外语词汇教学的启示。近年来,单机制理论一直在修修补补,但还是与许多语言事实不符,尤其是失语症人的语言表现。其主要原因一是单机制理论模型多是在计算机模拟基础上提出,但计算机对自然语言的加工有别于人脑,后者对自然语言的加工还会涉及到一些认知策略;二是单机制理论的代表连通主义实质上是把语言看成技能和习惯的行为主义,把语言的习得看成某个知识结构反复操练的结果。

附注:

① Ullman等人(1997)和Ullman(2001)将其扩展成“陈述性/程序性模型”(Declarative/Procedural Model),陈述性记忆系统处理不规则形式,程序性系统处理规则形式。

② 词频太低、心理压力过大或过度紧张、大脑受损等都会导致记忆系统失效。

③ 又称老人痴呆症。

④ 这些词包括be,have,do,say,make,go,take,come,see和get。

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