语言、音乐和脑：资源共享框架

摘 要：语言和音乐是人类普遍具有的高级认知能力，两者有着很多的相似点和不同点。对两者关系的探索一直吸引着来自不同领域的研究者。资源共享框架是近年来针对语言和音乐的共性所提出的最有影响力的理论假设之一。本文将对该理论框架本身以及相关的实证研究做一个简单的回顾，希望可以有助于今后的研究者更深入地认识人类大脑的认知功能。

关键词：资源共享框架 语言 音乐 脑加工机制 认知能力

一、引言

资源共享框架是在对语言和音乐关系的认知研究的基础上提出的理论假设。该框架通过双系统的方法对认知加工过程中的领域特异性知识和整合这些知识的共享神经资源做了基本的概念区分，并且提出语言和音乐在很大程度上存在着加工机制上的共享和重合（Patel，2012）。事实上，这一理论框架提出的初衷是为了解决语言和音乐在句法加工方面的矛盾，一方面，来自神经心理学的证据认为语言和音乐在句法加工的脑机制上是分离的；另一方面，来自神经成像方面的证据指出两者存在重叠，即“句法整合资源共享假说”。之后，研究者对该假说进行了发展，认为它不仅可以用于解释语言和音乐句法理解的在线加工，而且还可以用于说明两者在语音层面上的关系。这就是资源共享框架。

简言之，该框架认为，语言和音乐虽然在很多方面存在差异，但是在认知加工的不同层次上具有更深层的联系，尤其是在声音的感知方面。本文将对该理论框架本身以及相关的研究做一个简单的回顾，希望可以有助于今后的研究者更深入地认识人类大脑的认知功能。

二、资源共享框架的早期研究回顾

（一）来自神经心理学的领域特异性证据

在语言和音乐的神经科学研究中，最让人振奋的发现就是正常人在脑损伤后，语言和音乐认知上存在选择性的缺陷。即有的脑损伤患者虽然在语言方面存在障碍，但是音乐感知的能力很正常；有的脑损伤患者在语言方面没有问题，但在音乐认知上出现了困难。前者称为失语症，后者称为失乐症。虽然这样的病例很少，但却意义重大。因为这意味着语言和音乐在大脑中很可能是有特异性的、相互分离的。例如，Peretz和他的同事所研究的一个病人GL（失乐但不失语）。他是一名脑中风患者，初级听觉皮层区没有损伤，但是听觉联合区周围的缘上颞回受损，之后发现该患者在音乐句法认知上存在缺陷，不能感知音乐的调性，但是经失语量表的测查，他的语言句法理解加工没有问题。此外，在失语但不失乐的案例中，以俄罗斯作曲家Shebalin最为典型。他的左脑先后经历了两次中风，伤及的脑区主要是颞叶和顶叶。在第二次中风后，他的语言在理解和产生上都出现了困难，但是他却依然创作出了多首高质量的乐曲，这说明他的音乐认知能力并没有因此受损。

（二）来自神经成像技术的证据：挑战领域特异性

如果仅仅是依据来自神经心理学上的证据，我们将可以断定语言和音乐在认知功能上很大程度上是分离的。但是，来自神经成像技术方面的诸多证据则表明正常人在语言和音乐加工上存在重叠。比如，Maess和Koelsch等的脑磁图研究中发现，对和声序进中走调和弦的察觉激活了布洛卡区和右半球的对应脑区，表明音乐规则有可能也在这个脑区进行加工，因此，布洛卡区的语言特异性受到质疑，为语言和音乐的神经机制的重叠性提供了证据（Maess et al.，2001）。Brown等研究发现被试对不规则的、或与预期不符合的和弦序进的觉察激活了包括布洛卡区、维尔尼克区、颞上回等在内的皮层网络（Brown et al.，2006）。这个研究结果与前面所述的Maess的研究结果都认为语言和音乐加工很可能分享一些共同的神经基础。

总之，来自fMRI、ERP以及PET等多种技术的实验研究都发现语言和音乐在正常人的认知加工上有重叠。

三、资源共享框架的发展现状及相关研究

（一）资源共享框架简述

神经心理学和神经成像技术从不同的视角表明了语言和音乐的脑机制上的联系。前者支持“领域特异性的分离”说，而后者则挑战“领域特异性的重叠”说。资源共享框架正是为了对这一有争议的问题进行解释，进而引导未来的研究方向。

资源共享框架有两大基本原则：

首先，语言和音乐的表征是领域特异性的。比如，语言中的词汇知识和它们的句法属性涉及到一系列的表征是不同于音乐中的和弦语和声关系的表征的。资源共享框架所假定的领域特异性表征是储存在不同联结网络的长时记忆中的。因此，这些表征很可能就是选择性损伤的区域，从而也就导致了语言和音乐认知上的分离。

其次，对领域特异性知识的相似的认知心理操作和加工，表明两者在神经资源上是有共享的。之前假定了领域特异性，也就是在概念上区分了表征和加工。如果语言和音乐在加工上共享神经资源，那么就可以观察到相似的大脑特征。

实证研究上，最有力并且最多的证据是对于语言和音乐的句法理解加工和声范畴学习的研究。在句法层面，语言和音乐的理论和实证研究均比较丰富，并且在领域特异性上的争议也是一直持续；在语音层面，研究的焦点是音乐能力和语言音位能力之间的联系，并且取得了不少的证据。这些发现具有重要的意义尤其是在教育和临床上，包括一些语言障碍的康复治疗。因此，对于语言和音乐在认知神经资源上所共享的本质的研究具有非常重要的实践意义。

（二）资源共享框架的句法研究

根据神经成像技术方面的证据以及相关的认知理论，Patel以依存位置理论、预期理论以及调性音高空间理论为基础，提出语言和音乐在结构整合加工上共享神经资源，这就是“句法整合资源共享假说”。 该假说认为，加工词或和弦所需要的认知资源是由它们本身与整个句子或乐曲的关联性决定的，关联程度较小的词或和弦，需要更多的加工资源，才能把它们从“表征”中提取出来。对于音乐和语言而言，两者在表征区域是各自独立的，但加工时所需的资源及负责加工的脑区却是相同的（Patel，2003）。

在过去将语言和音乐结合起来进行的研究中，焦点主要在于语言语义加工和音乐和声加工的关系上。近年来由于SSIRH假说的推动开始将语言句法加工和音乐句法加工结合起来进行研究。比如Fedorenkl等人（2009）的行为研究表明语言和音乐结构整合的一些方面依赖于共享的加工资源。Slevc等人（2009）发现在语言操纵类型（句法或语义）、语言预期和音乐预期上显著的三因素交互作用。因此，加工和声非预期和弦干扰了语言句法加工，但不影响语义加工。

资源共享框架在句法层面上已然做了很多的工作，并取得了较为成熟的理论和实证成果，但是至今尚不存在令人信服的证据支持罹患脑损伤的普通个体身上存在音乐和语言句法能力的双重分离。目前为止，来自失语症的研究主要是早期的Frances等和Patel等，尤其是后者使用非音乐家作为被试发现语言和音乐句法失调之间存在联系。因此，想要真正说明资源共享框架句法层面的假设，在失语症方面的研究是很有必要的。

（三）资源共享框架的语音研究

和句法类似，语言和音乐在声系统上似乎没有什么共同之处。但是，从认知神经科学的观点看，两者很可能具有深层的相似性，即两个系统都依赖于习得的声范畴的心理框架。因此比较研究音乐和语言声系统的焦点，就是产生和保持这种习得的声范畴的机制。这些机制在何等程度上被两者共享？一种可能是，这些机制没有共同之处：音乐和语言声系统之间的认知分离和神经分离似乎说明的确如此；另一种可能是，音乐和语言的声范畴学习在很大程度上有共同机制，称之为“共有声范畴学习机制假设”，这种重叠对于围绕人类交流能力的发展而展开的实际和理论问题都具有重要意义。（杨玉芳，2012）。

四、结语

本文主要阐述了资源共享框架的理论和实证研究，尤其需要注意的是贯穿整个框架的两大原则。也就是说，不论是在在线加工还是认知发展的其他方面，区分领域特异性知识和整合这些知识的神经资源是非常有必要的。当然，语言和音乐共享的神经资源也有可能被其他心理机能的加工所共享。

资源共享框架是根植于认知神经科学的理论，因此，对该框架的检验需要将认知理论和神经科学的实证研究相结合。而这一研究的目标就是从完善或修正理论框架出发，进行更深入的科学研究，从而阐明语言和音乐能力所共享的认知神经基础。

参考文献：

[1]Patel A.D. Language，music，and the brain：A resource-sharing

framework[A].In：Rebuschat P.，Rohrmeier M.，Hawkins J.，et al.，eds. Language and Music as Cognitive Systems[C].Oxford：Oxford University Press，2012：204～223.

[2]Maess，B.，Koelsch，S.，Gunter， T. & Friederici，A.

D. Musical syntax is processed in Brocas area：An MEG study[J].Nature Neuroscience，2001，（4）：540～545.

[3]Brown，S.，Martinez，M.J. & Parsons，L.M. Music and

language side by side in the brain：a PET study of the generation of melodies and sentences[J].European J.Neuroscience，2006，（23）：2791～2803.

[4]Fedorenko，E.，Patel，A.D.，Casasanto，D.，Winawer，

J. & Gibson. E. Structural integration in language and music：Evidence for a shared system[J].Memory & Cognition， 2003，（97）：1～9.

[5]Slevc，L.R.，Rosenberg，J.C.， & Patel， A.D. Making

psycholinguistics musical： Self-paced reading time evidence for shared processing of linguistic and musical syntax[J].Psychonomic Bulletin and Review， 2009，（16）： 374～381.

[6]Patel.音乐、语言和脑[M].杨玉芳，蔡丹超译.上海：华东师范

大学出版社，2012.

（李凤荣 江苏徐州 江苏师范大学语言科学学院 221000）