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采访|陈宇浩美术设计|林怡安每个孩子都是父母心中的宝贝，但对于有阅读障碍和多动障碍的孩子来说，学习成绩低、注意力不集中是他们的通病。大脑研究能帮助我们理解背后的原因吗？《物的研究》采访了中央研究院语言研究所研究员李佳颖。她的专业是神经语言学。她通过脑成像技术探索了大脑和语言处理的关系。脑电波研究如何帮助我们理解语言学习和认知发展？让我们听听李佳颖怎么说！
解锁大脑处理语言的奥秘
语言是人类交流、学习和知识传递的基础，但是我们如何从牙牙学语学到通晓多种语言呢？英语有辅音和元音，汉语有不同的声调。大脑是如何分辨不同的声音的？
这些都是「神经语言学」的内容，也是中央研究院「脑与语言实验室」的研究重点。通过脑电波反应，李佳颖的研究团队试图解开大脑和语言处理的奥秘，希望进一步找出影响儿童阅读发展和注意力缺陷的关键机制。
“脑电波已经被研究了一百多年。李佳颖解释了脑电波的原理大脑由许多神经元组成，神经元通过神经传导物质和电的作用相互交流。为了研究大脑是如何处理语言的，一般不是将探针直接插入大脑神经元进行有创测量，而是让受试者戴上多个电极的帽子，以不影响大脑运作的无创方式从头皮进行测量。
脑电波观察就像测量心电图一样。只要在大脑的头皮上有两个电极，就可以测出电位随时间的变化，也就是脑电图(EEG)。在注意力集中、放松、睡眠等不同状态下，人的脑电波会表现出不同的频率组合。
测量脑电波时，受试者需要戴上带有多个电极的帽子，以无创的方式测量头皮电位。图//iStock在研究和临床实践中，脑电图还经常被用来计算“事件相关电位”(ERP)以查明特定事件(如认知、言语感知或阅读等。)可以诱发特定的脑电图模式。
比如“新生儿听力筛查”就是听觉事件常见的ERP临床应用。通过测量新生儿接受声音刺激后10毫秒内的脑电波反应，可以知道婴儿大脑的听觉反应是否正常。检查时新生儿不需要有行为反应，睡觉也没关系。
脑电波不仅可以用来回答语言或认知过程的基本问题，还可以用于临床或教育。
00-1010从测得的事件诱发电位中，科学家只要知道电位振幅强度、峰值出现时间点、头皮上分布状态这三个重要信息，就可以通过数学模型估算神经元激活的起源，就像气象局估算地震震中一样，回答语言和认知过程的问题。
李佳颖的团队通过使用MMN(不匹配负波)，一种与听觉事件相关的脑电波，解决了阅读障碍和注意力缺陷之间的关系。什么是MMN？当大脑检测到听觉刺激的变化时，这是一种自动的电位变化。
试着想象一下，当你听到高尖叫声和低频率的嚎叫声时，你会有不同的感觉吗？脑电波反应也是。当大脑检测到不同频率的声音变化时，频率差越大，MMN负振幅越大，电位变化的时间点越早。
那么，MMN能发挥哪些关键作用呢？MMN振幅的大小和时间点可以反映人对听觉差异的自动感知和辨别能力。此外，在记录MMN脑波数据时，受试者只需被动倾听，无需对听觉刺激做出任何行为判断，因此这种脑波指数非常适合测试无法满足指令要求的群体，如婴幼儿和有特殊疾病的群体。
目前，MMN被广泛应用于婴幼儿语音感知发展的研究中，研究发现，从婴幼儿的语音发展和语音感知表现，可以有效预测这些孩子未来的阅读能力！
检测婴幼儿语音知觉的脑波MMN
在芬兰有一项众所周知的研究，研究人员想知道：不同母语的婴儿在语音辨别能力上有什么不同？
研究人员比较了芬兰和爱沙尼亚的婴儿，观察了他们听到不同声音时MMN脑电波的振幅，并判断了婴儿区分爱沙尼亚语中独特元音的能力。发现芬兰宝宝在6个月大的时候对这个元音有很好的辨别能力，虽然生活中不会听到。但是，在12个月大的时候，芬兰宝宝对非母语的辨别敏感度【明显降低！这项研究表明：
即使不是母语中会出现的音位，孩子天生就有辨别力，但这种天赋会丧失。
渐「关上门」。
随着语言学习的过程，我们对母语中不存在的音素会渐渐失去敏感度。
中文阅读障碍孩童的关键：对声调变化较不敏感
每种语言具有不同的语音特徵，因此李佳颖实验室近年也运用 MMN ，探讨中文母语者的语音知觉发展，以及检验语音改变时，MMN 与中文阅读能力的关係。
以中文声调为例，幼童或初学中文做第二语言的外国人，常常分不清楚二、三声。这是因为二、三声调的物理属性（不论是起始频率或随时间变化的基频），比一、三声的差异来得小。研究团队也以一三声、二三声的 MMN ，观测不同受试对象的脑波反应。
李佳颖首先以大学生做实验。比起一、三声调变化，成年受试者在二、三声差异变化时，引发的 MMN 振幅较小，发生时间也比较晚，表示成人大脑能顺利区辨这些声调。
不过，对于小学一年级和二年级的孩子，一、三声调 MMN 负向振幅很大，二、三声调的 MMN 却是一个正波，显示他们对二、三声还没有自动区辨能力，直到五年级后，才稳定下来。此外，识字量越高的孩子，所测得二、三声调的 MMN 振幅越负──代表识字量越高，对声调的敏感度越高。
研究团队再针对阅读障碍的孩子进行量测。结果发现，阅读障碍孩子的 MMN 反应和低年级孩子类似，对二、三声的 MMN 反应不敏感。这和过去认为，他们是因为看文字、视觉区辨有困难而产生阅读障碍，有些不同！
阅读障碍孩子对声调的敏感度较弱，若用语音来学习文字可能容易卡关。
实验结果找出了阅读障碍的学习关键，有助于未来鉴别或帮助阅读有困难的学童。
李佳颖表示，从这些研究发现可知，MMN 能反映大脑对语音的敏感度，并且与阅读发展息息相关。未来，若能建立区辨中文语音的 MMN 发展资料库，就可做为早期鉴别语言与阅读障碍的神经生理指标。
孩子是注意力不足还是阅读障碍？脑波会说话！
学习障碍的孩子里，除了阅读障碍、语言障碍，另一个常见的状况是：注意力缺失。
许多过动症（attention deficit hyperactivity disorder, ADHD）的孩子，因为注意力不足，常常会伴随着学习困难；但阅读障碍儿童跟不上进度，往往也难专注。因此，老师或家长在两者评估上经常遇到困难。
不过，李佳颖发现，注意力缺失与阅读障碍的孩子，在侦测声音刺激变化的脑波反应不太一样。
侦测声音变化时所引发的 MMN ，是一个反应大脑自动侦测听觉讯号差异的脑波成分，这个阶段的反应，并不需要注意力的介入控制，也就是发生在前注意力阶段（pre-attentive stage）。即使在婴儿睡觉、孩童看巧虎的时候进行测量，大脑也会自动侦测声音声调的变化。
MMN 的脑波振幅出现得比较早，在 MMN 的波形发生后，通常还有另一个脑波成分叫做 P3a， 这是一个在「差异音」出现 300～600 毫秒后所引发的事件诱发电位。P3a 振幅会受到注意力资源分配（例如差异音出现的比例）影响。因此，P3a 反映的是不自主的注意力导引能力。
李佳颖研究发现，在一、二、三声差异音比例为 0.1：0.1：0.8 的情况下，阅读障碍的孩子 MMN 指标即出现问题──阅读障碍孩子「前注意阶段」的语音敏感度比较差。但如果是过动儿，MMN 指标跟一般孩子并无差异，主要是 P3a 出现问题──过动儿在「不自主的注意力引导阶段」反应较差。
比起一般孩子，过动儿一、三声的P300反应明显较弱，这也显示 ADHD 孩子大脑处理注意力的历程，与正常孩子有所不同。研究也发现，P3a 的振幅与注意力行为评估量表的分数有显着相关。
总结来说，阅读障碍的孩童在 MMN 脑波反应，也就是前注意力阶段的语音敏感度出现问题。过动孩童的 MMN 反应和一般孩子差不多，但是 P300 反应较弱，也就是处理注意力的历程比较差。
从 MMN、P300 两个不同的脑电波成份（component）研究显示，脑波能反应出大脑内在语言、认知处理历程。MMN 反应的是声音敏感度，P300 反应注意力的历程，对于未来在孩童学习障碍的临床鉴定上，将提供重要的帮助。
李佳颖希望能持续蒐集更多个案的常模，协助做出注意力不足过动症、阅读障碍的鉴别诊断，也能进一步做更多不同範畴的临床应用。
从语言学角度，建议让孩子提早学习双语吗？
全世界的子音和母音有 600 多个，可是每一个语言大约只用到 30 到 50 个语音。我们的大脑神经元在出生后会不断蓬勃发展，神经元之间的连结也会随着经验连结，持续开闢出新道路；但同时，没有经验或不需要的神经元也会被修剪掉。
前面提到的芬兰研究，婴儿一开始对任何语音差异都能区辨或侦测，但是透过神经网络（neural network）的学习后，反而逐渐丧失这种能力。这种例子很常见，就像许多讲台语的长辈分不出国语的「发生」和「花生」，因为台语没有ㄈ、ㄏ；日语母语者则是无法区分 r、l；而我们学英文也有极限。
这些例子，都是因为大脑将用不到的神经连结修剪掉，也就是大脑可塑性。
因此，可以提早让孩童在自然环境中接触语言，累积经验值。口语词彙是阅读能力的根基，但不管是母语或第二语言，都不用急着让孩童学习文字。
还没上学之前，家长可以透过讲故事，累积孩童的语音敏感度与词彙量，作为未来阅读发展的根基。如果要强调第二语言，也可以在游戏、自然互动中建立语感，不用一开始就教闪卡、背单字、写字，因为书写涉及视、知觉和动作的协调，也与小肌肉发展有关，不必过早介入教导。
对阅读障碍孩童的家长，有什么建议？
语言的传递有听、说、读和写。文字的发展，让讯息有不同的沟通模式，也加速了知识传承。但对阅读障碍的孩子来说，以文字做为获取知识的媒介是较困难的。
知识不一定只能透过文字传播。如果孩子在文字形式的吸收有困难，也可以採用有声或多媒体等方式来学习或评量，建立信心。他们阅读能力的发展斜率或许比一般孩子缓慢，但还是会进步。如果因为经常失败而扼杀了兴趣和动机，反而更不利于小孩的学习发展。
上学不只是为了学习文字、阅读能力，而是帮助孩子获取知识。阅读障碍不代表不能学习，更不代表人生是黑白的！许多优秀的人都有阅读障碍，例如知名歌手萧敬腾、新加坡前总统李光耀，都是好例子。
我们语言与大脑实验室也做了好几组游戏，希望透过不同的形式，帮助学习困难的孩子，从互动游戏来累积语言经验。像是 「注音冒险王」，已经上架 Android 和 iOS 双平台提供下载。
为什么会从语言学研究，发展到教育应用？
我原本研究非常基础的脑神经科学，最大的研究动力是为了满足学术上的好奇心，原先没想过会投入临床或教育方面的应用。
过去，我找了一些阅读学习困难的孩子当受试者，家长报名很踊跃，因为他们很想知道孩子究竟怎么了，该怎么协助。每次实验后，父母都很关心能为孩子做些什么。但我发现：我根本没办法帮助他们，他们只是来帮我做实验！
这让我慢慢思考，只提供施测并不够，应该想办法回馈这些孩子和家长。
一开始，我没办法直接帮到孩子，所以决定先做出中文的字词资料库，提供资源让特教老师设计学习单。后来，我开始四处演讲，分享语言学习、阅读学习的历程，渐渐有特教机构和鉴定机构找我协助，也因此跟教育现场的老师有更多互动，更了解不同学习障碍类型的需求及鉴定上的困难。
特教老师很忙，从「知道理论」到「可以使用」也仍有一段距离，所以我们开始进一步规划辅助教学应用软体。通常，第一版原型由实验室自己研发设计，之后再和专业工程师讨论，一步步发展。很幸运有长期支持的团队，让我们不只做基础研究，还可以设计免费学习 APP 回馈社会。我也期待有更多生力军加入大脑与语言实验室，一起为台湾的脑科学与教育应用努力。
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