影响二语句法加工的因素及其神经认知的证据*

南京师范大学外国语学院 张 辉 窦贤路

1.引言

近二十年来，认知神经科学对二语习得神经认知机制进行大量的研究 （Morgan-short＆Ullman，2010；Steinhauer，White ＆ Drury，2009；Ullman，2005；张辉，2014、2017）。大多数的研究均是研究二语的神经认知是否不同于或类似于母语的神经认知。然而，这些研究并没有得出一致的结论，其中相互矛盾和争论之处比比皆是，留下了许多有待解决的问题。

许多二语加工模式探讨了二语与母语之间的神经认知关系 （张辉、卞京，2016；张辉、卞京、王茜，2017；张辉，2014、2017）。总体来讲，二语加工的假设分为三种：差异假设、类似假设和趋同假设（Steinhauer，2014）。差异假设认为，二语的加工机制基本上与母语的完全不同 （Bley-Vroman，1989）。类似假设指出二语的加工机制与母语的相 同 （MacWhinney，2012；Hernandez，2013；Hernandez，Li＆ MacWhinney，2005）。趋同假设认为，二语学习者在学习之初依赖与二语不同的神经认知机制，然而，随着语言经历或水平的增加，逐渐越来越依靠二语的神经认知机制（Clahsen ＆ Felser，2006a，b；Paradis，2009；Ullman，2001）。在许多二语假设之中，从母语到二语加工机制的转换存在差异。Paradis（2009）指出，二语与母语神经认知系统之间的转换在规则语法过程与词汇特征两个方面都有可能发生，具体地讲，母语次项的语法特征是隐含的，这一隐含的语法知识也可以转换到二语习得之中。根据Clahsen和Ullman等人的观点，词汇与语义在母语与二语中共享同一组神经认知机制，而语法表现出更加复杂的关系（Clahsen，2006a，b；Ullman，2005，2012）。他们假设以规则为基础的语法在二语习得的早期与晚期依赖于不同神经认知机制。这两种二语的认知神经机制分别对应于低外语水平与高外语水平。在低水平的二语习得初期阶段，语法的一些方面依赖于在成年母语语法中起主要作用的词汇与语义过程，包括语块、词汇记忆中的联系概括与显性规则等，但到了高水平晚期阶段，二语学习者主要依赖于二语的神经认知机制。根据Ullman提出的陈述性记忆大脑系统，随着外语水平的增加，二语语法越来越不依赖于词汇与语义过程，而是越来越依赖语法的过程，达到类似母语的神经认知机制，转换到程序性记忆大脑系统。然而，根据Clahsen提出的浅层结构假说 （Shallow Structure Hypothesis），类似母语的加工只局限于“局部依存”（local dependency），而在非局部依存与“复杂句法”中不可能达到类似母语的加工 （Clahsen＆ Felser，2006a，b）。统一竞争模式认为，在二语习得的任何阶段，二语学习者都使用相同的机制加工二语，在这一过程中，母语与二语之间的关系影响了二语习得的认知过程和习得的最终状态（MacWhinney，2012）。

近年来，尤为明显的是运用事件相关技术（Event-related potentials或 ERPs）探讨二语形态句法加工的神经认知。目前在SSCI和SCI期刊上已经有三十多篇论文发表。在本文中，我们首先介绍事件相关电位与母语句法加工的神经认知加工，母语句法加工的研究是二语加工的基础，因为所有的二语研究均是把母语作为控制参照组，同时它也是解释二语ERP研究的基础。然后我们重点讨论影响二语句法加工的各种因素，包括习得年龄、外语水平、L1与L2的类似性，不同的学习环境以及二语句法结构难度等因素。

2.事件相关电位与母语句法加工

事件相关电位产生于头皮记录的电压电位，这种电位是人们在加工信息时神经活动所产生的。所记录的脑电信号被切分成信息的不同时间点，这些时间点与表征某一认知事件的刺激呈现在时间上相关联。在这些时间点被试加工的刺激语料次数和被试的数量叠加在一起，与某一刺激类型相同的信号得以保留下来。同时，与这种类型的刺激无关的噪声得到减弱，这一叠加的波形称为事件相关电位 （Event-related potentials或ERPs），它表示与某一事件相关的认知加工。事件相关电位由时间信息、振幅极性以及头皮分布进行界定。由于ERP能够提供语言加工的多层面的信息和高度的时间分辨率，它可以测量实时在线的认知加工 （Luck，2014；Handy，2005）。

在语言加工的研究中，学者们采用了各种实验范式，包括启动范式，词汇决定，语义范畴化与句子加工的违反范式等。但在句子语境下母语与二语形态句法加工最常用的范式是违反范式。违反范式考察某一句法现象在故意违反的情况下的ERP效应，并把这一效应与正确的句法现象的ERP效应做对比。例如，在考察英语中主谓一致加工时，故意把正确的主谓一致变成错误的，然后对比正确和错误主谓一致的加工情况。

形态句法违反与正确的句子相比，在300毫秒至500毫秒的时间窗口内会引起一个增加负波。这一负波通常是前额负波（Anterior Negativity），其头皮分布有时是两半球分布，有时集中在左半球。但前额负波受许多因素的影响，有时会出现，有时不会出现，其原因至今不清楚。另一个形态句法加工标志是更可靠的P600，其时间窗口主要在500毫秒至700毫秒之内，具有头皮后部的分布（张辉，2014）。虽然，在母语的ERP研究中，以上成分出现的确切条件和其功能意义的解释尚存在许多争论 （Steinhauer＆ Drury，2012；Kuperberg，2007；Bornkessel＆ Schlesewsky，2008），但母语ERP研究发现的成分可以作为我们探究二语加工神经认知的基础。

3.影响二语句法加工的因素

自从1996年 Weber-fox和 Neville（1996）发表关于二语句法加工的ERP论文以来，人们对二语的神经认知兴趣一直不减，其间也发表几篇较有影响的综述论文 （Kotz，2009；Mueller，2005；van Hell＆ Tokowicz，2010；张辉，2014），文章指出了这一研究的一些重要发现。首先，二语的形态句法加工与母语不同。第二点是母语与二语在某一结构上的类似度也会影响句法加工。第三点是外语水平和外语习得的年龄也影响二语句法加工。总之，诸多因素会影响二语神经认知，这构成了二语形态句法加工研究的主线。这些ERP研究考察了不同种类的句法违反（短语结构错误、语法不一致等），还考察了不同的二语学习者（高、中、低水平），开始学习二语的不同年龄（早接触外语和晚接触外语的年龄），不同的二语学习环境（正规的课堂学习或在二语国家的浸入式学习），以及不同难度的二语句法结构。下面我们讨论二语学习如何受各种因素的影响。分别讨论每一种因素的影响，然后再综观这些因素之间的相互作用关系。

3.1 习得年龄（Age of Acquisition或 AoA）

Singleton和Ryan（2004）指出，二语习得的初始年龄与二语最终的习得结果（ultimate attainment）呈负相关，这主要与语音和句法相关。学者们采用了各种不同的经验和生物因素来解释年龄效应的问题。就经验因素而言，习得年龄主要是由于母语与二语之间动态的相互作用。如果母语语言系统凝固化的程度越高，母语对二语的影响就越大。另外，习得年龄还可能受成年人与儿童之间不同的社会、教育、认知和学习动机等因素的影响。

生物因素是指在人的一生某一阶段，大脑的变化，例如在青春期发生的大脑侧偏化的完成或神经可逆性的消失等。这些大脑的变化对二语习得的最终状态会产生一定的影响，并与二语习得的经验因素联系在一起共同对二语习得的结果产生影响。依据以上的观点而提出的关键期假设（Critical Period Hypothesis）认为，在人一生早期的一个时间窗口内，大脑对某种环境刺激非常敏感。这一早期的语言习得经历被许多学者认为是关键的。虽然在母语习得中关键期确实存在，但在二语习得中，关键期是否存在仍然是一个有争议的课题 （Birdsong，2006；Vanhove，2013）。就二语的语法加工而言，行为研究证明，大多数的在青春期之前习得二语句法的学习者，其句法表现接近母语者的水平，但在青春期之后习得的学习者很难达到母语的水平 （Johnson＆Newport，1989；Birdsong，1992）。

早期ERP的研究都关注习得年龄的问题，考察关键期假设到底是否正确。Weber-fox和Neville（1996）考察了在美国的不同习得年龄的中国移民，发现在11岁以后习得英语的学习者，其短语结构违反产生的ERP与美国母语者不同。在母语者中，词汇范畴违反引起了较大的左前额负波和P600。而晚接触二语的学习者（11岁以后）表现出前额负波，但不是左侧分布，而16岁以后学习外语的学习者没有引起P600。Weber-fox和Neville认为，随着习得年龄的增加，早期句法加工表现出左半球减弱分布（左前额负波）和后期句法重新分布的延迟或缺失，因此习得年龄，尤其在青春期，表现出关键期的效应。

但Weber-fox和Neville（1996）研究倍受学者的诟病，主要原因是其研究没有区分习得年龄和外语水平这两个因素，此后的一些研究都是针对他们的研究，要么控制习得年龄，看外语水平对外语学习结果的影响，要么控制外语水平，看习得年龄对外语学习的影响。此后的二语句法加工ERP研究表明，外语水平是决定二语句法加工的重要因素。

3.2 外语水平

个体外语水平可以导致不同的二语加工，不管是在词汇语义、音位与句法层面。但关于外语水平的具体本质还存有争论（Hulstijn，2015），学者们提出不同的方法评估外语水平，涉及整体外语知识的一般的测试以及语言技能具体的测试。

许多二语ERP研究的结果常常自相矛盾。Morgan-short（2015）认为，造成这一现象的原因是研究的横断面设计 （Cross-sectional design）的问题，她指出近五年的研究在这方面有一些改进，主要是引进了纵向设计，这一设计可以使我们更好地了解二语神经认知加工的发展，同时也可以较好地控制横断面设计中的一些变量。在ERP研究中最显著的差异是二语学习者的水平。相关的研究表明，不同外语水平的组群会对同一刺激语料表现出不同的ERP信号，ERP效应在时间上随着外语水平和经历的增加而产生质的变化。

最早使用纵向设计 （Longitudinal design）进行二语句法 ERP研究的是 Osterhout et al.（2006），此后这一研究设计日渐普遍。Osterhout et al.（2006）考察了学习法语的英语学习者不同习得阶段，经过一个月的训练，学习者对主谓一致的违反引起了N400，然后经过四个月的训练，同样句法违反引起较大振幅的P600。Osterhout等人对这一结果的解释是，在学习的初期阶段，二语学习者把句法违反看作为不常出现的词汇搭配，而在经过四个月的训练后，P600的出现反映出二语学习者能够识别句法违反的结构特征，并试图修复与重新分析这一句法违反。Davidson和Indefrey（2009）发现学习德语的荷兰学习者在前测中没有对德语的格词尾变化的违反表现任何ERP的反应，在经过语言训练后，在后测中表现出 P600。White et al.（2012）发现，母语为朝鲜语和汉语的英语学习者对英语过去时没有表现出任何ERP效应，但经过了9个星期的强化课程中，这些二语学习者表现出了P600的效应。

除了二语者整体的二语水平之外，二语者对于某一特定的语法的熟练度也会对神经认知加工差生影响。Hahne（2006）的研究包含了二语为德语的学习者（母语为俄语）。根据行为结果，二语学习者对于德语的过去分词的屈折变化（Inflection）更加熟悉。ERP结果表明二语者只对过去分词的屈折变化违反产生了左前额负波（LAN），而对名词复数变化没有反应。一语者作为对照组，对两种屈折变化违反都产生了左前额负波。因此，二语学习者对于某一语法结构的高熟练度也会影响其二语神经认知加工。

McLaughlin et al.（2010）报道了一系列的纵向设计的实验，她们发现了大学生一年时间内对不同形态句法结构加工的神经认知发展情况。文章指出经过足够的训练，二语学习者可以把最初的学习阶段的N400转换为P600效应，这说明二语学习者的句法加工随外语水平的提高而产生变化。在二语加工的假设中，Ullman提出的陈述性／程序性模式 （Declarative／Procedural mode 或DP模式）和Bates，Hernandez和Li提出的类似假设也强调了二语水平在二语习得中的作用。

3.3 母语与二语的相似性

Morgan-short（2014：21）指出，二语 ERP 研究中一个重要的影响二语加工的因素是二语神经认知加工中的母语与二语之间的相似性（L1-L2 similarity）。由于这一因素的重要性，在这方面的ERP研究也是最多的，取得不少的证据，基本上可以勾画出一个较清晰的图面。这些研究涉及不同水平的二语学习者，包括低水平的、中等水平的和高水平的。

就低水平的二语学习者而言，对自身母语中出现的语言结构和对二语独特的语言结构，一些研究发现了类似母语的P600（Bond，Gabriele，Fiorentino＆ Nampm，2011；White，Geneses＆Steomjaier，2012）。White et al.（2012）给母语为韩语和母语为汉语的英语学习者呈现英语过去式正确或不正确的句子，对于母语为韩语的英语学习者而言，这一语法特征在其母语中是存在的，但以不同的方式体现出来，而对于母语为汉语的英语学习者，这一语法特征只存在于二语之中。当他们启初被测试时，这两组都没有出现任何ERP成分，但经过了9个星期高强度的英语课程的训练，两组都出现了P600成分，但在汉语母语的学生中，P600的潜伏期出现了延迟。Bond et al.（2011）的实验也有类似的发现。在他们的实验中，母语为英语的西班牙语学习者（在英语环境下测试）对（1）与母语相似的一致结构（名词与动词数一致），（2）与母语不同的一致结构（名词与形容词数一致）以及（3）仅二语独有的一致结构（名词与形容词性一致）的加工表现出P600的效应，但学习者对前两组刺激语料加工的P600振幅比第三组的要小一些。Gabriele et al.（2013）考察了不同外语水平的西班牙语学习者（英语为母语）加工西班牙语（二语）数与性一致句法现象情况。刺激语料的情况是数一致的情况在L1与L2中相似，而性一致只有二语有。虽然低水平的二语学习者没有出现P600（西班牙母语者引起了P600），但中等和高水平的学习者引起了P600，中等水平的学习者在加工性一致时引起的P600仅是处于边缘状态。McLaughlin等人（2010）也发现对于低水平的外语学习者P600只出现在对母语中存在的语法现象或二语独有的现象之中，但随着学习者外语水平的提高，P600效应均可以出现 （Morgan-Short，2014）。

高水平的学习者在加工二语句法现象时一致表现出类似母语加工的ERP成分。Dowens et al.（2010）考察了高水平的英语为母语的西班牙语学习者加工数与性一致的情况。由于西班牙语与英语的差异，前者存在数与性一致的现象，而英语只存在数一致。如果母语与二语的相似性在二语加工中起作用的话，在二语学习者之中在数与性一致之间的加工会出现完全不同ERP模式。这些学习者全是晚接触外语的，并在浸入式环境学习了西班牙语12年。其结果是，西班牙母语者在加工冠词与名词以及名词与形容词数与性一致时都出现了左侧前额负波 （LAN），P600和晚期前额负波（late AN）。二语学习者在加工冠词与名词之间的性与数一致违反时表现出类似母语者的左侧前额负波（LAN）和P600效应以及在数一致中的晚期前额负波 （late AN）（Morgan-Short，2014）。

3.4 二语的学习环境

二语的学习环境也是影响二语神经加工的重要因素。许多二语ERP研究的结果已经表明二语学习者可以通过学习而达到类似母语者的水平（Osterhout et al.，2006；Davidson ＆ Indefrey，2009；McLaughlin et al.，2010）。然而，一些二语ERP研究也指出二语学习者的ERP效应和一语者的ERP效应并没有明显的相似性 （Mueller et al.，2009；Citron et al.，2011）。因此，二语学习者能否通过对二语的学习达到类似母语者的水平这个问题还需进一步研究，特别是二语者学习二语的环境对其二语学习的影响。

大体来说，二语学习的环境分为：显性学习（Explicitlearning）和 隐 性 学 习 （Implicit learning）。显性学习指的是在学习二语过程中明确的语法规则被提供给二语学习者，而隐性学习则是二语者在学习过程中没有接收到明确的语法规则或者如何搜寻语法规则的指示 （Morgan-Short et al.，2007）。一些行为研究的结果已经表明二语者学习二语的环境对其二语的发展有影响，例如，显性学习中的课堂式学习和隐性学习中的浸入式学习对二语的发展有很大影响（Collentine＆Freed，2004）。对于二语学习环境的神经认知语言学现在也开始兴起，研究结果表明不同的学习方式或者训练方式不仅会影响二语的发展也会影响二语的加工模式（Morgan-Short et al.，2010；Morgan-Short et al.，2012；Morgan-Short＆ Steinhauer，2012）。

Morgan-Short et al.（2010）的 ERP 研究采用了人造语言范式。研究中用到的人造语（Brocanto 2）是 Friederici et al.（2002）在其研究中使用的人造语（Brocanto）的修改版。实验中被试被分成两组（显性学习组 vs.隐性学习组）。两个时间点的ERP数据在实验中被采集：（1）练习刚开始的时候（低熟练度）；（2）练习结束的时候。实验结果表明两组被试在测试结束时的ERP反应在对形态句法刺激上没有不同。两组被试对于名词和形容词之间的性一致都产生了N400，而对于冠词和名词的性一致都产生了P600。但是在低熟练度的时候，对于名词—形容词性一致和名词—冠词性一致，只有隐性学习组产生了N400。对于句法加工，低熟练度情况下的显性学习组没有任何ERP效应，但是在练习结束时有一个前额正波（和语言加工无关）以及一个P600效应。隐性学习组则在低熟练度的时候有一个N400，并且在练习结束时有一个双边前额负波（AN）以及P600。Morgan-Short指出只有隐性学习组表现出和母语者类似的加工模式。

其他的研究也探讨了显性学习和隐性学习对于二语神经认知加工的影响，但其结果和上述Morgan-Short的结果有所不同。Batterink＆Neville（2013）用缩略版本的法语作为语料，其中包括主谓一致，冠词—名词数一致以及固定词序等句法。学习者被分成两组（显性学习组 vs.隐性学习组），且在训练后要接受熟练度测试。结果表明，显性学习组在形态句法加工都出现了P600。隐性学习组中高熟练度的学习者在形态句法加工中都出现了P600，但中等熟练度的学习者则没有任何ERP效应。这表明二语学习环境会影响二语学习者的熟练度而不会影响二语的神经认知加工，而显性学习环境只会增加二语学习高熟练度以及习得二语语法的可能性。

3.5 二语句子结构的难度

Clahsen ＆ Felser（2006a，b）提出了浅层结构假说，表明二语者无法像一语者一样加工复杂层级结构或者抽象的句法结构，如Wh-移位结构和句法歧义，且二语者只能在局部依存结构的加工上达到类似一语者的加工水平。高水平二语者在加工局部依存结构（主谓一致，词尾变化和性数一致）时可以和一语者有着类似的 ERP效应（McLaughlin，2010；Morgan-Short et al.，2010；Batterink＆Neville，2013），但是二语者在句法歧义和填充语—空位依存的加工上和一语者有本质上的不同，很多行为实验已经证明了这一观点（Felser ＆ Robert，2003，2007；Papadopoulou ＆Clashen，2003；Marinis et al.，2005；Rodriguez，2008），但相关的二语神经认知研究却很少。

关于填充语—空位依存 （Filler-gap dependency）加工的二语ERP研究很少。Dallas et al.（2013）研究了以汉语为母语的英语学习者在加工这一结构时的神经认知反应。在实验中，填充语和从句动词之间的语义合理性被控制 （eg.The umpire asked which player／which football the coach threatened before the game.）。实验结果发现高水平的二语者和一语者在加工时出现了N400，说明高水平二语者和一语者在加工填充语—空位依存的语义违反时有同样的ERP效应，但是低水平的二语者则没有N400效应。

表面上看这违反了浅层结构假说，然而Dallas的研究的重点是在语义加工方面而不是句法加工，且研究中用的是填充语—空位依存中相对简单的短距离填充语—空位，而不是复杂度更高的长距离填充语空位 （Unbounded filler-gap dependency）。窦贤路、张辉、徐晓东（2017）研究了以汉语为母语的高水平英语学习者在加工长距离填充语—空位依存关系时的ERP效应。实验以中介空位（Intermediate gap或 IG）作为变量，中介空位是一个抽象的句法结构，存在于填充语和空位之间，如：Who did the police think （IG*）the women killed？结果表明，英语母语者可以利用中介空位来促进填充语—空位的加工并出现了明显的P600效应，而高水平二语者则没有P600效应，相反地，二语者在加工中出现了一个300 ms至800 ms的持续负波（SN）。这说明一语者在加工过程中主要依赖句法结构，而二语者则主要依赖语义信息。

4.结语

本文综述了近些年来的二语ERP研究，主要涉及了影响二语句法加工的五个因素。首先，二语学习者的年龄因素存在很大的争议，特别是关键期假设在二语中是否正确。这主要是因为相关研究没有区分习得年龄和二语水平这两个因素。其次，相对于年龄因素，大多数纵向的二语ERP研究已经证明随着二语水平的发展，二语的神经认知加工会发生质的变化，高水平和高熟练度的二语学习者可以达到一语者的加工水平，如LAN和P600的出现以及N400转换成P600。此外，二语学习者的母语和二语的相似性也会影响二语语法的加工，对于与母语有着相似结构的二语结构或仅二语独有的结构，二语学习者在加工中会出现和一语者相似的ERP效应 （P600，LAN和Late AN）。同时，近期的实证研究也表明学习二语的环境也会影响二语语法的加工。在高熟练度的情况下，显性学习环境和隐性学习环境都可以让学习者获得和母语者相似的ERP效应（N400，P600和AN）。但是相对于显性学习环境，隐性学习环境可能让学习者在句法加工上达到更接近母语者的水平。最后，二语句法结构的难度也会影响加工的神经认知反应，高水平二语者在加工简单句法或者复杂句法中的语义信息时可以达到一语者的水平，但是在加工复杂层级结构中的句法结构时，即使是高水平二语者也无法达到一语者的水平，即没有和一语者类似的ERP效应。

这些研究加深了我们对于二语神经认知加工的理解。随着跨学科研究方法的发展以及研究设计的不断改善，二语学习的神经认知研究将会为我们带来更多有意义的发现。

5.研究启示和建议

关于二语句法加工以及影响二语句法加工的因素的探讨远远没有结束。通过上文的综述，我们发现二语句法神经认知加工主要集中在局部依存结构上，而更为复杂的句法却很少被研究。二语句法结构难度也是影响二语句法加工的重要因素，虽然已有不少行为研究在此领域展开，但相关的神经认知研究却是少之又少。因此，以后的相关研究应重点研究二语句法结构难度对二语者神经认知加工的影响。另外，有关二语和母语神经认知机制关系的实验研究通常采用违反范式，即同时向二语学习者和母语者展示不符合语法的句子（包括特定的语义和句法规则违反）以及其对应的控制句（除违反条件外，其余变量保持一致），从而比较两组被试所激活的脑电成分。然而，这种将语义和句法割裂的研究导致了对诸多ERP成分解释的模糊性。今后的研究可以从语言整体性的构式和频率效应的角度对二语习得展开讨论（张辉、卞京，2017）。

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