双语产生中控制脑区的“拮抗性”合作：有效连接研究
双语者在使用某种语言的过程中，两种语言都会激活。在这种情况下，如何流畅地使用目标语言而不受到非目标语言干扰，是双语控制研究的核心课题。在以往的研究中，通过激活目标语言即可完成双语控制的“激活假说”(Misra et al., 2012)和通过抑制非目标语言从而完成双语控制的“抑制假说”(Green,1998)一直存在争论。与双语控制有关的神经影像学研究表明，背外侧前额叶(DLPFC)与前扣带回(ACC)被认为是双语语言控制网络中的核心区域(Abutalebi & Green, 2007)，然而这两个区域在双语控制中的具体功能仍不清楚。针对这一问题，本研究考察两个区域之间以及它们与语言加工核心脑区之间的关系，从而帮助研究者更好地理解双语控制的神经机制。
我们招募了（口语-手语）双模态双语者作为本研究受试者，他们在进行功能磁共振扫描的过程中，完成双语产生任务和口语产生任务。我们使用动态因果模型(Dynamic causal model, DCM)，对在双语产生任务中，控制脑区(DLPFC，ACC)和语言脑区(与口语加工密切相关的左侧颞上回LSTG，与手语加工密切相关的左侧中央前回LPCG)之间的有效连接进行分析。基于上述四个脑区构建了连接模型（图1A，1B），考察脑区之间的连接模式，以及口语条件和手语条件对各个连接的调节作用(图1D)。另外，为了验证控制脑区和语言脑区的关联模式能否推广到其他语言任务，我们还分析了在口语产生任务中的脑区间有效连接（图1C）。
图1，DCM模型的构建。A：每对ROI 之间有效连接的四个可能的模式；B：双语任务的四个ROI的全连接模型；C：口语产生任务的三个ROI的全连接模型；D：每条有效连接受到口语条件和手语条件调节的四个可能的模式。biC双向连接，foC前向连接，baC反向连接，noC没有连接；boM连接受两个条件调节，spM口语条件调节，siM手语条件调节，noM不受调节。
研究结果显示(图3)，无论双语产生任务（图3A，3E）还是口语产生任务（图3B，3F），所有ROI之间均存在双向连接，并且DLPFC对其他脑区的有效连接值均为负，ACC对其他脑区的有效连接值均为正。在双语产生任务中，手语条件减弱了DLPFC对LPCG的有效连接，但增强了其对LSTG的有效连接；而口语条件对于这两个连接的调节作用则相反。手语条件增强了ACC对LPCG的有效连接，口语条件增强了ACC对LSTG和LPCG的有效连接（图3D）。结果表明，在双语控制过程中，前扣带回对其他脑区存在激活性的影响，结合我们先前的研究结果(Li et al, 2016)，认为该脑区对目标语言激活有促进作用。背外侧前额叶对其他区域存在抑制性的影响，即表现为一种对非目标语言干扰的抑制。此外，它对语言加工脑区的影响受到不同语言线索的调节，表现出一种对全局控制和局部控制的平衡。双语者的背外侧前额叶和前扣带回在语言产生任务中的功能表现出拮抗性，它们合作完成双语控制。这一研究结果为双语控制神经机制提供了新视角和新证据。
图3，DCM分析的结果。A：双语产生任务中四个兴趣区之间有效连接不同族的超越概率；B：单语产生任务中三个兴趣区之间有效连接不同族的超越概率；C：双语产生任务中四个兴趣区之间有效连接的调节输入不同族的超越概率；D：双语产生任务中最优连接模型的调节效应；E：双语产生任务的最优连接模型；F：口语产生任务的最优连接模型；G：双语产生任务中控制脑区与语言脑区的有效连接及其调节效应。
该研究受到国家自然科学基金(31971036, 31971039)，认知神经科学与学习国家重点实验室开放课题（CNLZD1905）和华体会体 中央高校基本科研专项资金(19YBB03)的资助。北师大博士生李世杰为论文的第一作者，华体会体 李乐副研究员和北师大丁国盛教授为通讯作者。
论文信息：
Li, S., Li, L., Zou, L., Yan, X., Zhang, J., Yang, M., & Ding, G. (2022). "Antagonistic" cooperation of control regions in bilingual language production: An effective connectivity study. Neuropsychologia, 167, 108165.
部分参考文献：
Misra, M., Guo, T., Bobb, S. C., & Kroll, J. F. (2012). When bilinguals choose a single word to speak: electrophysiological evidence for inhibition of the native language. Journal of Memory and Language, 67(1), 224-237.
Green, D. W. (1998). Mental control of the bilingual lexico-semantic system. Bilingualism: Language and Cognition, 1(2), 67-81.
Abutalebi, J., & Green, D. (2007). Bilingual language production: The neurocognition of language representation and control. Journal of Neurolinguistics, 20(3), 242-275.
Li, L., Emmorey, K., Feng, X., Lu, C., Ding, C. (2016). Functional connectivity reveals which language the “control regions” control during bilingual production. Frontiers in Human Neuroscience, 10, 1-13.
