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嬰幼兒腦神經發展 與多語言的發展

嬰幼兒腦神經發展 與多語言的發展. 陳錦芬 國立台北師範學院 兒童英語教育研究所. 研究新趨勢. 腦神經語言學 – 跨領域的新學科 ( A disciplinary field)， 包括兒童發展 語言學神經科學 ( neuroscience) 。 Dr. Barbara Lust & Hirsch, J. 主持的 Virtual Center for the study of Language Acquisition (VCLC) at Cornell’s Language Acquisition Lab . 研究新趨勢.

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嬰幼兒腦神經發展 與多語言的發展

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Presentation Transcript

  1. 嬰幼兒腦神經發展與多語言的發展 陳錦芬 國立台北師範學院 兒童英語教育研究所

  2. 研究新趨勢 • 腦神經語言學 – 跨領域的新學科 (A disciplinary field)，包括兒童發展語言學神經科學 (neuroscience) 。 • Dr. Barbara Lust & Hirsch,J. 主持的 • Virtual Center for the study of Language Acquisition (VCLC) at Cornell’s Language Acquisition Lab

  3. 研究新趨勢 • 透過 Internet 和視訊會議 (teleconferencing connecting) 聯合USA、Per、India、 Taiwan、Sri Lanka 進行多語學習的研究 • 以VCLC 作為 儲存、搜索、發佈電子資料的平台 • 兩大研究重點 • Monolingual language acquisition 單語習得 • How the brains sustain language acquisition 腦部如何支援語言習得的活動

  4. 目前正在進行的研究計畫 • Neurobiological basis of literacy and disability. • Infant’s spatial cognition and infant language • How children acquire a single language by comparing acquiring English and those acquiring other different language • --- universal language ability • ----whether there are cognitive advantages in bilingual children

  5. Tools for Detecting Brain Waves • 藉助「正子放射斷層掃描」(Positron Emission Tomography, PET)及功能性核磁共振（function Magnetic Resonance Imaging, fMRT - Columbia University, 探索腦部活動的區域）腦部造影技術，神經語言學家才能仔細的偵測到正常人小區域的腦部活動。

  6. fMRI • 功能： • 探索腦部活動的區域 • 決定母語與第二語言自腦部的空間關係例如：可顯示晚期的第二語言習得在腦部前葉的語言敏感區和母語習得有一段距離。 • 以下先介紹腦神經細胞的發展

  7. 腦神經的發展 • 神經細胞 : 人腦由一萬億 1012個神經元組成. • 腦神經細胞在嬰兒初生後會持續增大且增加它的複雜度。 • 十歲左右的腦部大小是嬰兒期的兩倍 • 成人的腦部大小是嬰兒期的四倍（Cole & Cole, 2001）。 • 但是神經細胞的數量沒有增加，增加的是神經迴路的軸突，樹狀突、和突觸

  8. 腦神經的發展 • 神經細胞 : 人腦由一萬億個神經元組成. • 神經細胞又稱神經元,由樹狀突,軸突與突觸所組成 • 軸突: 輸出單位, 是神經元的聯絡工具,其聯 • 絡網構成大腦的迴路(circuit) • 樹狀突:接收單位,接收其他神經元傳來的 • 訊息. • 突觸: 軸突末端與另一個細胞樹狀突 • 相連間空隙 • 不同神經元掌管不同訊息,以電衝動溝通.

  9. 大腦與神經的發展 • 神經細胞在神經管中空的分裂增殖區形成後，遷移到特定的地點，才開始長出軸突 • 懷孕五個月時,大部分的軸突已達終點,但仍需時間摸索以各就定位,此極為可塑性 • 懷孕七個月時，神經細胞已經存在,出生後長的主要是突觸，樹狀突,和軸突，其中以樹狀突長的最多。

  10. 神經細胞間的連結迴路 • Carla Shatz: 神經細胞間的連結迴路，乃神經細胞定位後，其前端的生長錐細胞開始隨機發射尋找其連結的目標細胞所釋放出的tropic factors，抵達特定地點後，才長出軸突和樹狀突 。 • 每個神經細胞可以接收或傳送一千到一萬個其他細胞傳送來的訊息。簡言之，一個神經細胞至少可以有一萬個樹狀突。

  11. 神經細胞的消長 • 然而，當神經細胞快速生長到極點後，有些不活躍神經細胞未能與目標細胞連結，則會萎縮。其軸突、樹狀突就開始消失。 • 然而神經細胞的發射、連結與消長則與外界所給予的刺激而定。 • 外界刺激越多神經細胞的成長愈茂盛，連結越緊密，訊息傳遞也越快.

  12. Mark Rosenzweig 老鼠實驗 • 設備多活動多刺激多的老鼠：走迷宮 • 學習能力較佳、學習速度較快 • 腦部的總重量比較重 • 腦部加速學習酵素 (acetylcholinesterase） 總量增加； • 神經細胞的細胞體積較大； • 樹狀突的連接比較多。

  13. 腦神經發展與外界刺激 • 可以推論「過量的樹狀突」意謂著出生的嬰兒是隨時準備好接受各種不同的生活經驗，而外在的環境刺激決定哪些樹狀突會越長越茂盛，哪些會逐漸萎縮，甚至完全消失。外在的刺激愈多，樹狀突會越濃密，細胞間的銜接就愈緊密，資訊的傳遞就愈快速 • 基因決定大腦的結構與神經細胞的數量，但是後天的刺激決定神經的迴路與密度。

  14. 大腦各區域的生長速度不同 • 大腦各區域的生長速度和達到高峰的時期各不相同 • 感覺區--- 聽覺 視覺 • 運動區 ---- • 連結區 ----- 抽象思考 • 嬰兒的感覺能力先於運動能力

  15. 大腦各區域的生長速度不同 • 大腦各區域的生長速度和達到高峰與逐漸消減的時期各不一樣。 • 掌管視覺的枕葉（occipital lobe）在嬰兒三、四個月大時，達到高峰，嬰兒四到十二個月之間，枕葉的數量就降到成人的一倍半，到了二到四歲就降到和成人一樣的密度 • 感覺區比運動區早完成增長與消減，聯結區最慢，要到成人25歲左右才完成。故嬰兒的感覺能力先於運動能力，尤其是聽覺能力。

  16. 語音的發展 （sucking） • 胎兒受孕後5個月已能區別來自母體與外來的聲音。剛出生嬰兒會因一點點聲音給嚇到。 • 兩天的新生兒已能區別週遭常聽到的語言（母語）和外來的語言；三天的新生兒能區別自己母親與別人母親的聲音 • Mehler: 兩個月大的美國嬰兒能區別英語與義大利語 • Pickens ：嬰兒能區別英語與西班牙語

  17. 音素－語言中最小單位－區別 • Eimas：兩個月大的嬰兒能區別如/p/, /t/,/k/（stop consonant）三個發音部位不同的子音 • 兩個月大的嬰兒能區別發音方式不同的兩個子音，如/l/和/r/、/d/和/n/、/d/和/l/ • Werker和Tess：六到八個月的英國嬰兒可以區別印度語和北美印地安語，十個月大時對北美印地安語的辨識能力降到40%，十到十二個月大時，對兩種外語的辨識能力卻只剩下10%。

  18. 音素－語言中最小單位－區別 • Mann & Liberman：十二個月大的日本嬰兒可以區別英文中/r/和/l/（日本語言中沒有的音），但大部份的日本成人無法辨別。 • Tees和Werker：一位出生後一直住在印度直到兩歲才回到英國的二十二歲年青人。他最先學會的語言是印度話。離開印度後就都沒有再說過印度話，但是他對印度語音的辯音能力遠比英國人好，且和印度人一樣好

  19. 語音區別能力的窄化 • 嬰兒雖天生具有區別各種不同語音的能力，但嬰兒的生活環境（母語的習得）會侷限其語言敏感度的發展，成為有選擇性的能力。嬰兒只對他自己母語的聲音敏感，而逐漸忽略他自己母語中沒有或不須區別的音。 • 如外語，不易在其生活週遭聽得到，所以接受這些外語的樹狀突與突軸就逐漸萎縮、消失。導致嬰兒失去區別外語語音的能力。

  20. 語音區別能力的窄化 • 所以單一語言環境長大的孩子，其腦部的語言機制只感受到單一的語言，對其母語沒有或不常出現的語音，就逐漸失去區別的能力。 • 但並不意味單一語言環境長大的孩子無法再學習第二語言或外語。因為雖然感受外來語言的樹狀突與軸突雖已經萎縮，但是週遭相關聯的神經細胞會過來協助 。即所謂的大腦可塑性。

  21. 大腦大腦可塑性 • 從細胞移植來看大腦的可塑性：移植的皮質細胞會轉型成為符合新環境的型態，但表現不如未經移植的皮質區。如 • 天生耳聾的孩子的聽覺皮質與視覺皮質同步活化. • Ethologist, Oxford: 競爭互斥學說: 資源有限，有機體對後來的刺激不再敏感。如母語學習完成後，其機制被回收另作他用（Pinker）。

  22. 大腦大腦可塑性 • 人腦能有極大的發展空間 comparison • 可推論，年齡較長一樣可以學習外語，但大都只能精熟某種較晚成熟的語言能力，如文法規則、閱讀、寫作(分析認知能力大約在25歲才達到高峰期)，但聽音、辨音能力過了語音的發展顛峰期就比較難達到母語學習者的程度。

  23. 第二語言的學習區 • 根據大腦的可塑性，晚期的外語學習已不再使用原有的語言機制（母語）來學習 ，而是使用另一個替代的腦部機制來學習。 • 根據最近的正子放射斷層掃描」（PET） 及功能性核磁共振（fMRT）造影技術已測量出晚期的第二語言學習，其語言中心和第一母語的語言中心有空間上的距離，但早期學習者則幾乎在同一位置 。

  24. Tools for Detecting Brain Waves • 「正子放射斷層掃描」（Positron Emission Tomography, PET） • 功能性核磁共振（function Magnetic Resonance Imaging, fMRT）造影技術 • 語言敏感區 : Broca’s area /Wernick’s area： • L1、L2 在 Wernick’s area 的 距離只有 1.1 到 2.8 mm.

  25. L1、L2 在 Broca’ Area的間距 • 在 late bilingual （晚期第二語言學習）， L1/ L2 語言學習區中心點 (centroids of activity) 間的距離為 7.3 mm • 在early bilingual cases （早期第二語言學習） L1/ L2 語言學習區中心點 間的距離 (centroids of activity) 幾乎是零。

  26. L1與 L2之距離 • 六種雙語學習個案中 six late bilingual cases, 其語言學習區中心點的距離約從 7.8 mm to 9.1 mm.

  27. Distinction Age • “ …on the basis of our findings, the distinction between native and second languages may be less for younger ages of exposure to a second language…. and it in the PET study was 7.3 years, …” (Hirsch, Cornell’s Language Acquisition Lab)

  28. 有閒來奉茶 ！ 參考資料： Hirsch, J., K. H. Kim, N. R.Relkin, & K. M. Lee. (1997). Distinct cortical areas associated with native ad second language. Nature, Vol. 380, 171-174.

  29. 早期雙語學習

  30. L1 與 L2 之距離

  31. 神經消長圖 第1個月 第3個月 第6個月 第15個月

  32. Periods 第五個月

  33. 頂葉: 觸覺的辨識 Brain functions 額葉：運動協調、思考判斷。 枕葉： 聽、視覺 顳葉:聽知覺

  34. Neuron structure 樹狀突 軸突 突觸

  35. Comparison

  36. Stimulus I

  37. Stimulus II

  38. Sucks

  39. 左腦的語言中樞 視覺轉成聽覺材料 聯繫事物名稱及口頭書面表達 法國外科醫生(1865) 語言的發聲與表達 德國神經分析家 聲音語言的接收與理解

  40. （一）額葉:位於腦的前額處，負責運動協調、思考判斷及解決問題。（一）額葉:位於腦的前額處，負責運動協調、思考判斷及解決問題。 • （二）頂葉:位於頭頂數處，負責觸覺的辨識。 • （三）枕葉:位於後腦處，負責視知覺的判斷，與孩子認字、學習幾何的能力有密切的關係。 • （四）顳葉:位於頭的左右兩側，則聽知覺的判斷，與孩子日常聽從指揮、上課聽講的情形有關。

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