丽贝卡头上戴着脑成像的仪器，看起来有些奇怪——就像一个爬进了弗兰肯斯坦博士实验室的婴儿。一条白色的毛巾头带将两个塑料方块固定在她颅骨两侧。每个方块都包含一簇黑色的探头，连接着一堆电线。丽贝卡似乎对这些头饰毫不在意，她一边露出湿润、没有牙齿的笑容，一边左右转动着头。她还不到五个月大，但根据达特茅斯学院的认知神经科学家Laura-Ann Petitto的说法，她已经在利用她大脑中与语言相关的部分了。而她头上的装置就是为了让Petitto能够观察她这样做。
摄影：Dirk Anschütz
在达特茅斯学院，激光被照射到婴儿的头部。研究人员分析激光的反射，以在婴儿咿呀学语时寻找大脑活动的迹象。
这项技术被称为近红外光谱，通过测量大脑哪个区域使用氧气最多，来显示大脑的哪个部分控制着特定的行为。Petitto正在学习如何使用这种设备，她希望有一天能精确地找到左耳上方的一个区域，该区域可能在语言习得中发挥重要作用。“语言是造就我们称之为意识的这一事物的关键贡献者，而意识是理性、情感——个体的核心，”她说。“想想我们现在正在做的事情。我正在通过空气发送声波。我甚至没有触碰到你。然而，你的脑海中却出现了意义的爆发。我们的物种通过什么机制完成了这项真正令人惊叹的壮举？”
对于试图回答这个问题的科学家来说，婴儿就是终极的黑匣子。他们无法解释他们大脑中正在发生的事情，然而，正是那里诞生了语言——及其所有的语法和词汇的复杂性。“你不会期望婴儿在任何方面比成年人做得更好，”威斯康星大学麦迪逊分校的婴儿学习实验室主任Jenny Saffran说，“但他们在学习语言方面做得更好。”
咿呀学语——也就是重复音节的连串，比如 *da, da, da, da, da* 或 *ga, ga, ga, ga, ga* ——是语言习得的早期阶段之一。咿呀学语能让婴儿学习并练习他们将来用于创造语言的声音。因此，科学家们一直在倾听婴儿咿呀学语，也在观察婴儿咿呀学语。如果这项新技术前景光明，他们很快就能在婴儿咿呀学语时观察他们的大脑活动了。
咿呀学语是普遍的。无论婴儿在哪里出生，无论接触哪种语言，他们都会在5到10个月大时开始有节奏地重复音节。巧合的是，他们常常会伴随着同样有节奏的手脚运动。Petitto说，他们尤其喜欢在咿呀学语时摇晃右手，或者摇晃一个拨浪鼓。
“人们过去认为语言源于我们产生和听取语音的能力，”Petitto说。“如果那是真的，那么一个失去说话能力的儿童学习语言的方式应该有所不同。”事实上，她说，婴儿甚至可以用手语进行咿呀学语。
脑部扫描显示，位于左太阳穴后面的布罗卡区帮助我们产生语言和理解语法，而位于左耳上方的韦尼克区则帮助我们接收语言和解析其含义。这些语言中心何时发育尚不清楚。
几年前，Petitto和她的同事们在学习手语和学习说话的婴儿手上安装了发光二极管。一个电子设备记录了婴儿手部动作的轨迹、速度和频率。Petitto发现，两组婴儿都做出了每秒约3赫兹——每秒完成三次完整运动——的有节奏的手势。但是，接触手语的婴儿还做出了一种第二种运动，频率为1赫兹，即大约每秒一次。
这个时间点很重要，因为它几乎相当于一个口头咿呀学语单元的长度：*da, da, da, da, da*。对Petitto来说，这表明语言源于大脑中能够处理手语或声音的部分——这是一个能够识别构成词语的听觉或视觉交流的爆发的神经回路。“婴儿会发现带有这种节奏起伏的东西非常美味，并且非常被吸引，”她说。
在父母和其他人的鼓励下，婴儿逐渐学会识别他们听到的数百万种声音中哪些是真正的词语。例如，他们学会当听到有人说“pretty baby”时，“pretty”是一个词，“baby”也是一个词，但“ty-ba”不是一个词。
Saffran通过向婴儿呈现虚构的词语，如 *golabu* 和 *daropi*，并反复重复来研究婴儿是如何做到的。她发现婴儿会在潜意识中计算某些声音配对在一起的概率。“这是统计学习，”她说。“他们学会了他们听到 *pre* 在 *ty* 之前，以及 *ba* 在 *by* 之前有多频繁。”如果这些声音足够频繁地一起出现，婴儿就会将它们听作是不同的词语。
Petitto已经开始着手研究控制咿呀学语和语言早期发展的脑部区域。在一篇一年前发表在《科学》杂志上的研究报告中，她和她的同事们录制了咿呀学语婴儿嘴部的视频。他们发现，婴儿张开嘴的右侧比左侧更宽。考虑到大脑的左半球控制身体的右侧，这表明咿呀学语主要是左脑活动。
海星 左
海星 右
说话 左
说话 右
当达特茅斯研究中的婴儿看到一张移动的海星图片时，他们大脑的左半球和右半球都会被激活（深红色表示高脑活动；深蓝色表示低活动）——但不如当研究人员对他们说话时激活的程度大，他们说：“你好，宝贝。你是个乖宝宝吗？”左半球，神经科学家认为它控制着早期语言产生，最亮。
图像由Laura-Ann Petitto/Dartmouth提供
在左脑区域，Petitto将目标锁定在颞上回沟（planum temporale），这是颞上回（superior temporal gyrus）的一部分，而颞上回是一块大约食指大小和形状的大脑区域，弯曲在耳朵上方。颞上回被认为是成年人用于听和产生语言的广泛神经网络的一部分。在对成年人的研究中，Petitto发现，无论是听力正常的成年人还是聋哑成年人，都使用颞上回沟——主要是左侧——来处理音节，无论是手语还是大声说话。
近红外光谱的美妙之处在于，它能让Petitto在婴儿清醒并学习说话时观察他们的大脑活动。核磁共振成像（MRI）不起作用，因为婴儿需要完全静止。Petitto的机器由日立制造，使用来自激光二极管的微弱红外光，穿过颅骨，然后深入大脑约一英寸。每个区域反射回来的光的量取决于大脑在该区域使用了多少血液和氧气。使用氧气越多，大脑工作得越努力。
当机器探测丽贝卡的脑部时，她坐在母亲的腿上，房间变得安静而黑暗。在视频屏幕上，一位年轻女子默默地举起她的右手掌，像交通警察一样平放，然后以每秒半次的节奏有节奏地转动它——手掌，手背，手掌，手背。
丽贝卡看了不到一分钟就又开始叹气、扭动、踢腿。但在这段时间里，电脑已经记录了她大脑的运作方式。Petitto说，颞上回沟“显然是被激活的大脑区域”，对于之前检查的10个婴儿来说，情况也是如此。她说，到目前为止，“数据非常漂亮。”
Petitto希望在得出任何结论之前，能扫描至少100名婴儿。然后，她想在婴儿进行咿呀学语时使用近红外光谱。“我想破解这个密码，”她说。
婴儿语的五个阶段
1 发声（0至2个月）：婴儿发出除了哭泣之外的第一种声音，通常不张嘴。例如：短促的 *hmm, hmm*，与呼气同步。
2 初级发音（1至4个月）：婴儿使用舌头和下巴形成新的声音。例如：*gleh, glechh*。
3 扩展（3至8个月）：婴儿发出尖叫、大喊或低语，仿佛在探索嘴巴能管理的音域、音高和幅度。例如：尖叫、咆哮、发出类似“Bronx cheer”的声音。
4 咿呀学语（5至10个月）：婴儿开始形成第一个音节。例如：*ba, ba, ba, ba* 或 *da, da, da, da, da*。
5 复杂咿呀学语（9至18个月）：婴儿组合音节，如 *ba, da, ga*，混合真实的词语，如 *dada* 或 *mama*，并将无意义的声音与真实句子的节奏和语速结合起来。
来源：D. Kimbrough Oller，孟菲斯大学
