認知神經科學實證：6月嬰大腦預測力決定語言發展

113年12月10日

【本篇報導由幼兒與家庭科學學系  王馨敏教授研究團隊提供】 　　腦科學證據顯示，還不會說話的嬰兒，大腦就能夠學習環境輸入規則並據此進行預測。本文由臺灣師範大學和美國耶魯大學跨國合作，率先以大腦實證資料指出，六個月大嬰兒其大腦的訊息預測能力（或稱大腦預測力）和後續語言發展緊密相關。   　　大腦無時無刻都在針對周遭環境進行預測，跨國團隊以臺灣嬰兒為研究對象，讓嬰兒反覆學習「聽到聲音就會看到圖片」的對應關係，之後，在測試階段隨機省略原本應該緊接著聲音出現的圖片；在此同時，以「功能性近紅外光光譜儀（fNIRS）」收集負責處理視覺訊息的大腦枕葉神經活動。研究顯示，因為嬰兒大腦能夠預測圖片會緊接著聲音出現，所以即便圖片沒有出現，枕葉也會產生神經活動，團隊稱此神經活動為大腦預測訊號，顯示嬰兒的大腦預測力（圖一）。 圖一：嬰幼兒大腦預測訊號之測量   　　團隊的研究結果發現，12個月大嬰兒的大腦預測力對於同時性的表達性詞彙能力有獨特的變異解釋量；此外，6個月大嬰兒的大腦預測力和12個月大以及18個月大時的表達性詞彙能力之間也呈現穩定正相關，說明大腦預測力在表達性詞彙發展歷程中扮演關鍵性角色。然而，需注意的是，大腦預測力較佳的嬰兒不見得能夠長期保有其語言發展優勢，而大腦預測力較弱的嬰兒有可能迎頭趕上，因此，有必要持續追蹤這些孩子後續的語言發展。為探究此議題，研究團隊持續追蹤上述這批孩子至3.5-4歲，收集其更完整的語言發展資料，此外，為增加樣本數，也在這批孩子18個月大時，額外多收了42名18個月大幼兒加入研究。研究結果顯示，6月齡時測得的大腦預測訊號除了和孩子的詞彙能力有關，也與孩子18個月大時的句子複雜度、30個月大的語詞連結能力有關。此外，在6月齡時的大腦預測訊號不但與18個月大時的表達性詞彙能力相關，與26個月大的表達性詞彙能力也有相關，更關鍵的發現是，6月齡時測得的大腦預測訊號和3.5-4歲時孩子習得新詞彙的能力也有顯著相關；研究也發現，18個月大時的大腦預測力與3.5-4歲時孩子的詞彙理解能力有顯著相關。綜合這些研究結果顯示，某些在早期大腦預測訊號較弱且詞彙能力較弱的孩子，到了詞彙能力發展相對穩定的3.5-4歲時，其詞彙能力並沒有迎頭趕上其他孩子。此研究結果說明，大腦預測力較強的幼兒，在語言發展與學習上可能較有優勢，如何在育兒這條路上提升孩子的大腦預測力是未來研究可以著力之處。   原文出處： Wang, S., Zhang, X., Hong, T., Tzeng, O. J., & Aslin, R. (2022). Top-down sensory prediction in the infant brain at 6 months is correlated with language development at 12 and 18 months. Brain and Language, 230, 105129. https://doi.org/10.1016/j.bandl.2022.105129 Wang, S., Tzeng, O. J., & Aslin, R. N. (2022). Predictive brain signals mediate association between shared reading and expressive vocabulary in infants. PloS one, 17(8), e0272438. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0272438