作者：谢枝龙
1.研究背景
世界上约有六千多种语言，由于通讯、贸易、文化、教育等各方面的往来，掌握两种或多种语言已成普遍现象。鉴于双语现象的普遍性和重要性，双语研究成为热门话题，特别是在双语学习对认知发展的影响方面出现了大量文献。实际上，早期研究认为双语学习对认知发展起着一定的消极作用(Smith,)，因为两种语言系统可能带来干扰，不利于语言的学习和心智成长。但是，自从发现双语的积极作用以来(PealLambert,)，越来越多的研究表明双语对认知发展起着促进作用（这被称为双语优势）(Bialystok,Craik,Green,Gollan,)。那么，这种促进作用是如何产生的？双语学习促进认知发展的机制是什么？目前，国内关于双语优势的实证研究极少，关于导致这种优势的理论阐述更是缺乏。本文将根据近年来国内外行为研究及脑神经研究的成果，从认知神经机制、认知控制、认知储备等方面首次系统阐释双语学习促进认知发展的机制。
2.双语促进认知发展的机制
大量实证研究证明双语学习促进认知发展，主要表现在三个层面：认知神经机制、认知控制、以及认知储备。认知神经机制是指大脑认知活动的脑机制；认知控制是指在实现目标任务时的控制能力；认知储备是指维持认知功能的储备资源。认知神经机制是一切认知活动的基础，它有其自身的发展过程，同时也受到外界刺激的调节和变化，这也是大脑可塑性的表现。双语学习为认知神经机制提供了大脑可塑性的外界环境，双语学习使得双语者的认知神经机制发生质的变化，以至于认知控制得到增强、认知储备资源得以维持。因此，以下对机制的论述中，认知神经机制是根本、认知控制是核心、认知储备是效应。
2.1认知神经机制
双语学习促进认知发展，最根本的表现是双语学习促使双语者形成不同于单语者的认知神经机制。认知神经机制的改变，是认知发展得到促进的前提。认知神经机制是人类认识世界的生理基础，人的一切认知活动都依赖于大脑如何调用其各层次上的组件，包括分子、细胞、脑组织区和脑神经网络去实现。双语学习也是如此。长期的双语学习可能带来行为上的变化，但是本质的变化来自于脑神经机制及其结构的变化。导致变化的原因可能是双语者在处理两种相互竞争的语言信息时，需要常态化地对语言的使用进行监控和调节，而监控和调节功能的实现，依赖于大脑两个关键区域：前额皮层（PFC）和前扣带皮层（ACC）。这样，双语者由于在语言使用中长期地激活那两个脑区，使得他们的脑神经机制发生质的变化，我们从两个方面的研究来阐述这些变化。
第一方面是脑电—事件相关电位（ERPs）研究。它是指通过对大脑提供相关事件刺激，观察大脑电位的变化，它具有相当高的时间分辨率（精确到毫秒级），因此常用来研究双语加工的过程和机制。通过ERP研究，我们可以根据大脑电位及波形、波幅的不同来判断双语者和单语者在语言加工、非语言加工机制的异同。在ERP双语研究中发现，双语者具有与单语者不同的语言及非语言加工机制。首先，双语者比单语者更能够有效识别正常音和异常音，在听辨正常音的过程中，如果出现异常音，双语者表现出更强的脑电MMN成分(Naatanen,Gaillard,Mantysalo,)；其次，在语义加工中，如果出现语义困难，将观察到脑电N成分(KutasHillyard,)，该成分在双语者加工L2时往往比单语者潜伏期更长，波幅更小(MorenoKutas,)；再次，在进行L1句法加工时，如果出现违背句法的情况，将出现P成分，在双语者加工L2时，出现P成分的潜伏期更长，波幅更小，很多时候甚至不出现该成分(Weber-FoxNeville,;张辉,)；还有，在双语加工时，能够观察到双语者使用监控机制对干扰信息进行抑制的脑电成分N(Rodriguez-Fornells,Balaguer,Munte,6)。最后，在加工与执行控制有关的非语言任务时，双语者与单语者的脑电反应也不同。比如在GO/no-GO任务及任务转换实验中，双语者比单语者表现出更强的解决冲突的能力，脑电上表现出更强的N效应(Moreno,Rodríguez-Fornells,Laine,8)。从双语者和单语者对语言及非语言加工的脑电特征来看，他们的脑神经机制显著不同，说明双语学习促使认知神经机制发生了质的变化。
第二方面是脑成像（fMRI）研究。它具有较高的空间分辨率，能够区分出双语者和单语者在语言及非语言加工时不同脑区的定位、结构和功能。首先，双语学习给双语者的脑神经机制带来结构及功能上的变化。比如，在双语转换图片命名的实验中（相比于单语语境图片命名），一语命名在左尾核（leftcaudate）及前扣带皮层（ACC）区域激活更强；在用二语命名时，这些区域的激活区域显著更大，说明跨语言间转换（双语命名）与语言内转换（单语语境命名）的脑神经机制具有本质上的不同(Plessow,Kiesel,Kirschbaum,;Ridderinkhof,vandenWildenberg,Segalowitz,Carter,4)。其次，双语学习能够极大微调与认知控制相关区域的结构及其运作机制。相比于单语者来说，双语者在言语产出时，特定脑区得到更强的激活，这可能是由于两种语言间的激活和竞争使得双语者在词汇提取时更加费力。只有通过认知监控机制的参与，才能排除跨语言间的干扰(Abutalebietal.,;Abutalebi,8;Parkeretal.,)。再次，双语学习还带来脑区结构的变化。随着年龄的增长，大脑老化，脑白质将逐步减少，但是，研究发现，老年双语者比对等的单语者拥有更高密度的脑白质区，这进一步从生理上验证双语者与单语者脑神经机制的不同(Luk,Bialystok,Craik,Grady,)。最后，在非语言任务转换实验中，研究发现单语者在任务转换时激活了右前额皮层及前扣带回皮层，但是双语者却激活了主要负责语言控制的左前额皮层及左纹状体，这说明双语者长期的语言转换训练使得他们在执行非语言转换时也激活了与语言控制相关的区域(Garbinetal.,)。
监测和控制两种语言是双语使用的基本特点，以上研究表明，双语者长期地使用处于相互竞争的两种语言对新大脑皮层的结构和功能带来强有力的影响，使大脑的运作机制和结构功能产生本质的变化，从认知神经机制上解释了为何双语学习促进认知发展。
2.2认知控制
认知控制指的是在认知资源有限的情况下根据目标和计划对当前任务的加工进行控制的能力，它主要表现在抑制、心智转换、工作记忆等方面(MiyakeFriedman,;Miyakeetal.,0)。认知控制激活了特定的脑神经网络前额叶（PFC）和前扣带回（ACC），这两个区域主要负责冲突监控和冲突调节(AbutalebiGreen,7)。双语学习促进认知发展的机制，核心表现在认知控制机制发生改变使认知控制能力得到增强。
首先，双语者比单语者拥有更强的抑制机制(Bialystoketal.,;CarlsonMeltzoff,8;Martin-RheeBialystok,8)。抑制，指的是在实现目标任务时抑制强势反应的能力。测量抑制能力，主要通过某些特定的实验任务来实现。这些实验任务通常有西蒙任务（SimonTask）、双侧翼任务（FlankerTask）、斯特鲁普任务（StroopTask）等等。这些任务的共同特征是，执行任务时需要对冲突进行监测和抑制。在无冲突的条件下，干扰刺激与目标刺激一致，不对目标刺激产生干扰；在有冲突的条件下，干扰刺激与目标刺激不一致，给目标刺激带来强大的干扰。在执行抑制任务时，被试需要使用认知系统调用认知资源监控加工过程，抑制无关的信息，把注意力集中到目标信息上。双语者具有更强的抑制机制，可能来源于双语者在语言使用的过程中，必须对非目标语进行抑制，因为处在竞争状态的两种语言给目标语的提取带来了强烈的干扰作用。双语者抑制非目标语的经验使得他们的抑制机制运作效率得到提高，从而在执行非语言任务时，抑制机制也表现得更强。
其次，双语者比单语者拥有更高效的心智转换机制，这可能与双语者使用语言时需要经常转换两种语言有关(PriorGollan,;Soveri,Rodriguez-Fornells,Laine,)。心智转换指的是在不同任务或心智状态之间不断转换的能力。在语言转换任务中，也需要心智转换机制的参与。交替地使用两种语言是双语者语言使用的基本特征之一，在语言交替使用中，必然需要心智转换机制的参与，才能从一种语言状态转换到另一种语言状态，而在单语者的语言使用过程中，则缺少这样的经验，因此双语者的心智转换能力从语言转换的训练中得到加强，从而在非语言任务转换中也表现得更强。
再次，双语者比单语者拥有更优越的工作记忆更新机制。工作记忆，需要对加工的信息进行不断的监控、保持、和更新。研究发现，在工作记忆任务中双语儿童比单语儿童反应更快、准确率更高，尤其在高负荷条件下这种优势更大(Morales,Calvo,Bialystok,)。工作记忆能力的提高得益于双语学习提高了工作记忆的容量和工作记忆更新的效率。工作记忆是有限的认知资源，它与冲突调节紧密相关，经过双语学习的双语者，工作记忆容量增大、信息更新效率提高(Tzou,Eslami,Chen,Vaid,)，从而更有效地调用认知资源来调节具体情境负荷下的控制水平(Weldon,Mushlin,Kim,Sohn,)。
综上所述，双语学习促进认知发展的核心表现在认知控制机制的变化使得认知控制能力得到增强。认知控制机制的变化主要表现在抑制、转换、工作记忆等机制的运作效率得到提高。而且，在其它与认知控制相关的研究领域中（如元语言意识、学习能力、创造力等），双语者也比单语者表现更优越，这可能是因为语言控制能力的提高导致一般认知控制能力的增强，而这种能力的增强又使得在需要认知控制机制参与的相关领域也表现得更好。
2.3认知储备
双语学习促进认知发展，还表现在双语学习维持“认知储备”（cognitivereserve）。认知储备是一种能阻止认知功能老化的方式，可以在大脑老化期间有效利用大脑网络从而增强大脑功能。认知控制的成熟发展较晚，但是随着年龄的增加衰老较早。双语学习改变了脑神经机制、促进了认知控制能力，结果产生了积极的认知储备效应，使认知储备资源得以充分利用到认知任务的加工。研究发现，双语学习能够减轻老年化对认知能力的负面影响，能够持续维持认知控制的正常功能从而延缓老年痴呆的发病期。双语带来的认知优势在某些认知控制加工的过程中能够弥补由于年龄老化而带来的功能损耗(Bialystok,Craik,Klein,Viswanathan,4)。研究发现，双语老年痴呆症患者的患病时间比单语者平均要晚约4年，原因可能是双语经验使得老年双语者的执行控制能力和工作记忆得到提高，并有效利用大脑网络资源并弥补已经老化的部分，从而能够保持认知机制正常运作(Bialystok,Craik,Freedman,7)。在匹配了老年双语者和单语者的年龄、认知水平等因素的前提下，有研究发现双语者表现出更多的认知储备，更少的老年痴呆症症状，这说明他们能够更有效处理认知老化带来的病症和功能下降(Schweizer,Ware,Fischer,Craik,Bialystok,)。还有研究通过让被试进行任务转换实验提供了双语能够延缓认知老化的脑神经证据。结果表明老年双语被试在任务转换中的表现优于对等单语者，而且在同等情况下，两组被试脑区的激活程度显著不同，老年双语被试在左外侧前额皮层（leftlateralfrontalcortex）以及扣带回（cingulatecortex）区域的激活程度显著小于对等的老年单语被试，这说明老年双语者在进行任务转换时利用更少的认知资源就能完成该任务，因此他们完成任务的效率更高(Gold,Kim,Johnson,Kryscio,Smith,)。还有研究认为，老年双语者比对等的单语者拥有更高密度的脑白质区，这可能是维持“认知储备”的脑神经生理基础(Luketal.,)。
以上研究结果一致说明双语学习改变老年双语者的脑神经机制从而得到更多的认知储备，因此在认知老化的过程中，他们能更有效利用认知资源、维持认知功能，在客观上起到了延缓认知老化、预防老年痴呆的作用。
3.双语促进认知发展的根本原因
双语现象是自发的过程，有的是因为家庭背景、移民或社会因素产生的，有的则是由于教育的基本要求导致的，所以它不像其它经过选拔而参加的特殊训练，双语学习是现实的需要产生的，它不是因为某些人更聪明或者更有语言天赋才去学习的(Bialystok,Craik,Luk,)。这就明确了双语学习与认知发展的关系：不是认知能力更强才去学习双语，而是双语学习客观上导致了认知能力的增强。
那么，双语者为什么比单语者具有更强的认知能力呢？双语学习如何促进认知发展的呢？究其根本原因，可能是因为双语学习促使双语者形成了特殊的认知机制。双语者由于学了两种语言，大脑中就有两套语言系统，在使用语言时（语言理解或语言产出），两种语言的心理表征都处于激活的状态，特别是在产出弱势语言的时候，强势语言也处在较高的激活状态，这就对双语者的语言使用产生强烈的干扰(CostaCaramazza,;HoshinoThierry,;Khatebetal.,7;Parkeretal.,;马晓雷,7)。面对语言间的竞争和干扰，双语者必须采用某种监控机制(Green,)，使得目标语能够顺利的提取，同时非目标语能够得到有效的抑制。在监控的过程中，双语者首先要通过任务图式选择一种任务（L1还是L2？）并存储于工作记忆之中，然后对是否需要监控作出判断和评价，再根据需要采用抑制机制排除无关信息、调节冲突、实现既定目标。正是由于大脑存在两种激活的语言表征之间的互相竞争和干扰，使得双语者要不断使用认知控制机制对两种语言进行监控和调节，这样，双语者丰富的抑制控制和语言转换等方面的经验，改变了他们的认知神经机制、提高了他们的认知控制能力、维持了相对较多的认知储备。同时，这种能力又转移到一般认知控制能力之中，从而在非语言认知控制领域中，双语者也比对等的单语者表现更强(Bialystok,;Bialystoketal.,)。因此，长期的双语学习，使得双语者脑神经机制发生变化、认知控制得以增强、认知储备得以维持。
综上所述，结论是：双语学习在多个方面促进认知发展，根本原因是双语学习使得双语者形成了与单语者不同的特殊认知机制，主要表现在：认知神经机制、认知控制和认知储备等三个层面。这种特殊的认知机制使得双语者比单语者在一般认知控制领域中也表现出一定的优势。
4.研究不足与前景
双语学习与认知发展在诸多方面有着极为密切的联系。前人的研究主要通过比较双语者与单语者的认知能力差异来证明双语学习对认知发展的促进作用，因此对双语促进认知发展机制的理解必须基于双语认知优势的实证研究。近十年来，关于双语优势的研究是个热点，但国内的实证研究极少，多数是相关综述(王君陈天勇,;王瑞明,;李利,;李莹丽,吴思娜,刘丽虹,)。虽然国外的实证研究提供了诸多双语促进认知发展的证据，但是也有不少研究并未观察到双语优势。而且，在各项研究之间，采用的双语被试及实验任务都有很大的差异性，可比性较差。还有，测量相同认知控制成分（比如测量抑制控制的flanker与Stroop）的任务之间在研究结果上也没有一致性(PaapGreenberg,)。这意味着关于双语优势的研究，还有诸多问题亟待解决。针对当前的现状，以下几个方面需要特别
