Neural Correlates of Language Learning in Adults
Annika Hultén
PhD Matthew Davis
ÅA – Åbo Akademi
2011-04-07
Neurala korrelat för vuxnas språkinlärning
Neural Correlates of Language Learning in Adults
Neurala korrelat för vuxnas språkinlärning
Människans språkförmåga utvecklas hela livet. Ordförrådet växer i vårt modersmål och om vi så önskar kan vi när som helst under livet lära oss nya språk. Bakom denna förmåga ligger en flexibel och dynamisk språkförmåga som bör beskrivas även på neural nivå. När vi använder ord, förfogar vi både över deras fonologiska form och betydelse (semantik). Då vi lär oss nya ord bör nya fonologiska former och betydelser införlivas i vårt ordförråd, det sk. mentala lexikonet. Hur denna process går till beskriver samtidigt hur informationen är lagrad i denna minnesstruktur. Vidare, genom att granska hur vi förvärvar oss nya ord tillsammans med ny grammatik, eller lär oss gestalta en främmande fonologi, kan man beskriva de processer som sker då man lär sig ett helt nytt språk. I föreliggande avhandling ingår fem studier vilka representerar dessa ovan beskrivna fenomen. I studierna användes magnetenkefalografi (MEG) och funktionell magnetresonanstomografi (fMRI) för att avläsa neural aktivering.
En långvarig psykolingvistisk fråga berör hur grammatisk information bearbetas i hjärnan. Studie I behandlar denna fråga genom att undersöka till vilken grad stimulusmaterialet och val av hjärnavbildningsmetod påverkar resultaten. Då verb och substantiv benämndes från identiska bilder, uppstod i stort sätt lika neural aktivering, medan benämning ifrån olika bilder gav upphov till skillnader i hjärnaktiveringen mellan respektive ordklass. Resultaten tyder på att bildens innehåll påverkar denneurala bearbetningen mer än den grammatiska kategori orden tillhör. De viktigasteresultaten erhölls både med fMRI och MEG, även om skillnader mellan dessa tvåavbildningsmetoder kan ses speciellt då resultaten analyseras på individnivå.
I studie II granskades verbal inlärning av namn och betydelser för okända föremål.Hjärnaktiveringen som uppstod vid bildbenämning av bekanta och nyinlärda föremåltydde på att de nya orden blivit välintegrerade i det mentala lexikonet. Resultatenvisade emellertid också att fonologisk och semantisk information berarbetas olika ihjärnan då vi yttrar ord. I en uppföljande studie (III), spårades långtidslagring av denya orden, med upprepade MEG mätningar efter en, fyra och åtta veckor samt tiomånader senare.
Resultaten visade att en modulering i den neurala aktivering i vänstratinnings- och pannloberna, under den första veckan var avgörande för huruvida denyinlärda orden framgångsrikt kunde återkallas tio månader senare.I studie IV, undersöktes språkproduktion av ett nyinlärt miniatyrspråk genom attjämföra meningar med ordpar. Att konstruera en mening kräver att ord kombinerasmed passande syntaktiska komponenter, medan benämning av ett ord-par saknarsyntaktisk bearbetning. Resultaten från MEG mätningen antydde att den extraansträngning som ett nytt språk för med sig är begränsad till planeringsskedet avmeningen eller ordparet. Detta reflekterades framförallt i ökad aktivering i hjässlobenoch vinkelvindlingen (gyrus angularis) då miniatyrspråket jämfördes medmodersmålet. Att bearbeta den syntaktiska informationen i meningar påverkadedäremot både planerings- och förverklingsskedet. Här antas speciellt den högratinningsloben spela en viktig roll vid integreringen av enskilda ord och syntax till enenhetlig mening.
Att lära sig ett nytt språk innebär också att man lär sig förstå och producera ettfrämmande uttal med medföljande fonotaktiska regler. I studie V undersöktes huruvidaxlångtida inlärningseffekter för främmande fonologi (Koreanska) kan skapas utanmedveten inlärning då man upprepade gånger hör samma stimuli. Resultatet jämfördesmed en liknande uppläggning med upprepade pseudo-ord på modersmålet. Att lyssnaoch upprepa samma ord flera gånger gav upphov till både neurala och behaviorellainlärningseffekter som även var uppenbara följande dag. Eftersom dessa resultat varlika för både det främmande språket och modersmålet, tolkades inlärningen speglaminnet för de hela ordformerna framom en internalisering av de främmande Koreanskafonotaktiska reglerna.
Föreliggande avhandling, sammanfattar flera språkliga element så som fonologi,semantik och grammatik i en dynamisk beskrivning om hur språket bearbetas ihjärnan. Samtliga studier belyser språkproduktion vilket är en väsentlig del av vårtspråkbruk, men som länge varit underrepresenterad i hjärnavbildningsstudier.
Neural Correlates of Language Learning in Adults
The human language-learning ability persists throughout life, indicating considerable flexibility at the cognitive and neural level. This ability spans from expanding the vocabulary in the mother tongue to acquisition of a new language with its lexicon and grammar. The present thesis consists of five studies that tap both of these aspects of adult language learning by using magnetoencephalography (MEG) and functional magnetic resonance imaging (fMRI) during language processing and language learning tasks.
The thesis shows that learning novel phonological word forms, either in the native tongue or when exposed to a foreign phonology, activates the brain in similar ways. The results also show that novel native words readily become integrated in the mental lexicon. Several studies in the thesis highlight the left temporal cortex as an important brain region in learning and accessing phonological forms. Incidental learning of foreign phonological word forms was reflected in functionally distinct temporal lobe areas that, respectively, reflected short-term memory processes and more stable learning that persisted to the next day. In a study where explicitly trained items were tracked for ten months, it was found that enhanced naming-related temporal and frontal activation one week after learning was predictive of good long-term memory. The results suggest that memory maintenance is an active process that depends on mechanisms of reconsolidation, and that these process vary considerably between individuals.
The thesis put special emphasis on studying language learning in the context of language production. The neural foundation of language production has been studied considerably less than that of perceptive language, especially on the sentence level. A well-known paradigm in language production studies is picture naming, also used as a clinical tool in neuropsychology. This thesis shows that accessing the meaning and phonological form of a depicted object are subserved by different neural implementations. Moreover, a comparison between action and object naming from identical images indicated that the grammatical class of the retrieved word (verb, noun) is less important than the visual content of the image. In the present thesis, the picture naming was further modified into a novel paradigm in order to probe sentence-level speech production in a newly learned miniature language. Neural activity related to grammatical processing did not differ between the novel language and the mother tongue, but stronger neural activation for the novel language was observed during the planning of the upcoming output, likely related to more demanding lexical retrieval and short-term memory.
In sum, the thesis aimed at examining language learning by combining different linguistic domains, such as phonology, semantics, and grammar, in a dynamic description of language processing in the human brain.
Relaterade länkar
Biologi
Åk 7–Vux Hållbar utveckling i förskolan
Fsk Senaste magasinen
Läs mer
Skolporten nr 2/2024
Skolporten nr 1/2024
Skolporten nr 6/2023
Skolporten nr 5/2023
Skolporten nr 4/2023
Nyhetsbrev
