实验设计示意图
大脑需要花费多少时间学习一个新单词？近日，俄罗斯斯科尔科沃创新中心的科学家们监控了与学习新单词相关的大脑活动，发现在没有任何夜间睡眠巩固的情况下，与单词的读音和含义相关的皮层表征在1~2小时内就能形成。
本研究对语言障碍诊断和提高学习效率具有一定的指导意义。相关论文发表在《神经科学前沿》杂志上。
论文作者、斯科尔科沃计算和数据密集型科学与工程中心的Alexandra Razorenova解释说： “从本质上讲，每个单词都有两方面：一是能被大脑有效探测到的特定语音形式，二是与语音相关的语义。要深入研究单词的学习机制，必须从这两方面提供单词输入：首先，伪词要有原音，如：单词不应由任何已知词素或词根构成；其次，伪词必须获取原义，如：不应是任何已知单词的同义词。完成研究的第一个难点在于，这些限制条件在实验设置中很难控制。第二个难点是语义过程和语音过程的分离，因为大脑对这两类过程的处理时间和位置是重叠的。此外，设计有效的学习程序来调动参与者脑部活动也具有一定的挑战性。”
为探究大脑学习新单词的语音和语义的方法，并发现大脑皮层快速可塑性的证据，Razorenova团队与莫斯科神经认知研究中心合作开展了这项研究。
在研究中，他们使用脑磁图描记术（MEG）观察了24名参与者如何学习8个俄语伪词。参与者必须将其中四个特定伪词与手脚的动作联系起来（这样伪词才有意义）。
通过进行无偏见的数据搜索，研究人员观察到了参与者在单词学习过程中大脑皮层活动的即时变化。
他们发现，大脑对“有意义”伪词和无意义伪词的反应是显著不同的，这一结果回答了关于“语义网络”定位的问题，揭示了语义和语音学习之间的关系。
这项研究为词形短期语义化提供了证据，并表明这种语义化促进了构成单词语音基础的皮层网络强化。也就是说，“有意义”的伪词会优先被识别并记忆。
一些早期的研究表明：真正单词的重复输入会抑制大脑对它的反应，而伪词的重复输入则会加强大脑反应。Razorenova团队发现事实正好相反。科学家们推测，这可能是由于在实验过程中对单词形式的深入熟悉完全改变了重复效应——脑部神经对之前不熟悉词形的反应不仅没有增加，反而在这些词形变成可以识别的音素连接后，减少了相关反应。
Razorenova说：“这表明我们的发现很可能反映了一种熟悉记忆的机制，这种记忆一旦形成，就会持续多天。”
研究人员认为该研究的实验范式和数据分析方法将有助于诊断语言障碍，也能为修改成人外语学习方案和治疗言语发育障碍儿童方案提供实验依据。
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