نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دکترای زبانشناسی، گروه زبانشناسی، دانشکدة علوم انسانی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
2 استاد گروه روانشناسی، دانشکدة علوم زندگی، دانشگاه هومبولت برلین، برلین، آلمان
3 استادیار گروه علوم اعصاب، دانشکدۀ فناوریهای نوین در پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Abstract
The putamen is a subcortical structure. However, neuroimaging studies have demonstrated the involvement of the left putamen in other language functions such as bilingual language processing. Some studies have also shown the role of the right putamen in higher-order language functions. The present reanalysis aims to investigate the role of the bilateral putamen during the L1-L2 sentence comprehension in bilinguals using functional magnetic resonance imaging (fMRI). Hence, 36 Turkish-Persian bilinguals (21 females and 15 males), who had acquired their second language at the age of seven after entering school, were selected in a purposive sampling method to perform an auditory grammaticality judgment task within an alternative language switching paradigm. After detecting the activity of the bilateral putamen at the whole-brain level, in FSL, percent signal change was extracted per participant as an intensity measure and analyzed statistically in SPSS. At the whole-brain level, the findings demonstrated that the bilateral putamen was involved in the comprehension of syntactic structures during the alternating presentation of L1 and L2 stimuli. In addition, regardless of the hemisphere involved, the significant grammaticality effect for L1 as well as the increased sensitivity for L1-violation stimuli compared to L2-violation stimuli may imply the standard language dominance effect also in the putamen.
Keywords: Bilingualism, Sentence comprehension, Putamen, L1, fMRI
Introduction
Subcortical structures are considered a key component in language processing in bilinguals. Basal ganglia are a group of subcortical structures found deep within the White Matter of the brain and have extensive connections with the cerebral cortex, especially Broca's area and speech motor cortex. These nuclei include Putamen, Caudate, Pallidum, substantia nigra and subthalamic. Nowadays, the involvement of Putamen in production processes is evidenced, nevertheless, very little is known about the contribution of this region in understanding syntax in bilinguals. To our knowledge, no studies have examined the role of Putamen in syntactic processing in bilinguals. Here, we aimed to explore it within an alternative language switching paradigm.
To address this gap, the current reanalysis focuses on the following research question.
How is the performance of bilateral Putamen during L1-L2 syntactic processing?
To answer this research question guiding this study, a bilingual task with alternating language switching paradigm were developed. In this task, brain imaging was performed using event-related fMRI while the participants listened to a total of 128 sentences in two Turkish and Persian languages.
Materials and methods
To allow for reliable ROI-based analysis, 36 right-handed and balanced Turkish-Persian bilingual students were recruited to participate in this study. All participants were native speakers of Turkish and learned Persian at school from the age of seven. Participants' language proficiency levels were assessed by the Bilingual Dominance Scale (BDS) and no significant difference was observed between Turkish and Persian (i.e., between L1 and L2) in language dominance. During a bilingual grammaticality judgement task, participants heard 128 test sentences (64 in L1 and 64 in L2, with 50% violation per language) and made their judgment by pressing a button. Stimuli were presented using the Psychtoolbox in MATLAB via headphones. Stimuli were randomized for each condition, but alternated in a fixed sequence for language. MRI data were collected in NBML, Tehran, Iran, using a Siemens Prisma 3T scanner with a 20-channel head coil. For each participant, a high-resolution T1-weighted anatomical scan was acquired (TR = 1800msec, TE = 3053 msec, flip angle: 7°, 192 axial slices, slice thickness = 1 mm, field of view (FOV) = 256 mm2, 256 × 256 acquisition matrix, voxel size: 1×1×1 mm). After the anatomical scan, participants underwent a 21.5-min fMRI scan that used a whole brain echo planar imaging (EPI) sequence (TE: 30 ms, TR: 3000 ms, flip angle: 90°, slice thickness: 3 mm, voxel size: 3×3×3 mm, matrix size: 64×64, FOV: 192 mm2, 430 volumes and 45 axial slices per volume). Processing of the fMRI data was carried out using FEAT in FSL. Preprocessing steps included motion correction, slice-timing correction, non-brain removal using BET, spatial smoothing (6 mm FWHM), normalization, temporal filtering (with sigma = 50.0 s), and exploratory ICA-based data analysis. Statistical analyses of fMRI data were conducted using general linear modeling (GLM), as implemented in FSL. Z statistic images were thresholded using clusters determined by Z > 2.6 and a (corrected) cluster significance threshold of P < 0.05. After detecting the Cerebellum activation in the whole-brain analysis, percent signal changes were extracted as an intensity measure in this brain region. All statistical analyses were conducted in IBM SPSS Statistics 26.
Discussion of results and conclusions
The present reanalysis investigate the contribution of Putamen in Turkish-Persian participants during processing syntax. Our research question concerns whether there are differences in syntactic processing between L1 and L2 in bilateral Putamen in non-native participants. At the whole-brain level, the findings indicated that the bilateral Putamen is involved in modulating the syntactic aspects of language, supporting the previous pathological studies on Putamen as well as its association with cortical areas in the realm of bilingualism. Another crucial point is regarding the significant effect of grammaticality in L1 and significant differences between L1-ungrammatical and L2-ungrammatical sentences, irrespective of the involved hemisphere. This is in line with the behavioral performance of present sample in which bilinguals had longer reaction time and more errors for L1 which was leading to more brain activations. This could be arguably because of the standard language dominance effect placed on L1, as mentioned by Declerck & Koch (2023), demonstrating that the present population may have relied more on their L1 than L2. Accordingly, using Chinese-English bilingual speakers, Wang and his colleagues (2009) found that sustained and transient language control induced differential activation patterns, and that sustained and transient activities in the human brain modulate the behavioral costs during switching-related language control. Thus, it is reasonable to say that in mixed-language blocks, balanced bilinguals performed better in L1 than in L2. In sum, based on current sample and task, we propose that bilinguals who had learnt L2 at the age of seven when entering school have employed the bilateral Putamen during processing syntax with standard language dominance effect (i.e., better performance in L1 than in L2).
کلیدواژه‌ها [English]
. مقدمه
ســـاختارهای زیرقشری،[1] یک مـــؤلفة کلیدی در پردازش زبان در افراد دوزبانه محسوب میشوند. هستههای قاعدهای،[2] گروهی از ساختارهای زیرقشری هستند که در عمق قشر مخ قرار دارند و دارای ارتباطات گسترده‌ای با قشر مغز به‌ویژه ناحیة بروکا و قشر حرکتی گفتار هستند (سعیدی بروجنی و والیانی، 1394). این هستهها شامل پوتامن،[3] کودیت،[4] پالیدوم،[5] جسم سیاه[6] و سابتالامیک[7] هستند. امروزه شواهدی دال بر دخالت ناحیة پوتامن[8] در فرایندهای تولیدی وجود دارد؛ اما اطلاعات کمی دربارۀ فعالیت این ناحیة مغزی در درک نحوی جملات در افراد دوزبانه موجود است.
در بافت دوزبانگی[9] نخستین نشانههای تفاوت نورونی بین زبانها در ناحیة پوتامن چپ به مطالعة کلاین[10] و همکارانش (1994) برمیگردد. آن‌ها دوزبانههای انگلیسی-فرانسوی را که زبان دوم را (بهطور میانگین) در سن 7 سالگی آموخته بودند با روش پرتونگاری از طریق انتشار پوزیترون[11] بررسی کردند تا دریابند آیا در تولید زبان، همبستههای نورونی[12] زبان دوم معادل همتای آن در زبان اول است یا خیر. مقایسة سیگنال مغزی دوزبانههای انگلیسی-فرانسوی هنگام تکرار کلمات در زبان اول و دوم حاکی از افزایش فعالیت ناحیة پوتامن چپ بود. طی سالیان بعد، مطالعات مبتنی بر تصویربرداری تشدید مغناطیسی کارکردی[13] و PET، دخالت ناحیة پوتامن را در پردازش زبان در افراد دوزبانه در حین اجرای تکالیف مختلف از جمله تکلیف تکرار ناواژه[14] (Klein et al., 2006)، آموزش واج[15] (Callan et al., 2003)، قضاوت واجی-معنایی[16] (Pillai et al., 2003)، تشخیص واج (Callan et al., 2004)، تولید جمله ( Dodel et al., 2005 ; Frenck Mestre et al., 2005)، خواندن واژه (Meschyan & Hernandez, 2006)، تولید واژه (Klein et al., 1995)، انتخاب واژگانی[17] (Chan et al., 2008)، قضاوت دستوریبودگی[18] (Wartenburger et al., 2003) و نامگذاری تصاویر[19] ( Liu et al., 2010 ; Abutalebi et al., 2013) نشان دادند. در بین این مطالعات، فعالیت پوتامن راست برای هر دو زبان اول و دوم در دوزبانههای تأخیری[20] با بسندگی[21] پایین (Pillai et al., 2003) و فعالیت نیمکرة چپ برای هر دو زبان اول و دوم در دوزبانههای زودهنگام[22] با بسندگی بالا (Frenck Mestre et al., 2005) مشاهده شده است. در 6 مطالعه، فعالیت پوتامن چپ برای زبان دوم ( Klein et al., 2006 ; Klein et al., 1995; Dodel et al., 2005; Meschyan & Hernandez, 2006; Chan et al., 2008; Wartenburger et al., 2003)، و در یک مطالعه نیز فعالیت پوتامن چپ برای زبان سوم (Abutalebi et al., 2013) شناسایی شد. در 3 مطالعه هم فعالیت دوجانبة پوتامن برای زبان دوم ( Callan et al., 2003 ; Callan et al., 2004; Liu et al., 2010) تشخیص داده شد که وجه مشترک دو مطالعة اول استفاده از وجه شنیداری برای ارائة محرکها است.
شواهد آسیبشناختی[23] نیز نشان از تأثیر ضایعات پوتامن در اختلالات زبانی دارد. کلر[24] و همکارانش (2021) با اجرای تصویربرداری کمّی[25] از بافت[26] مغز، 41 زن و مرد دچار لکنت رشدی[27] را بررسی و نتایج آن را با افراد سالم مقایسه کردند. نتایج این تحقیق نشان داد که محتوای آهن[28] در پوتامن چپ و نواحی قشری نیمکرة چپ در بیماران مبتلا به لکنت بیشتر بود. از سوی دیگر، در مطالعهای که مونتاگ[29] و همکارانش (2019) روی 36 فرد سالم و 34 فرد مبتلا به لکنت انجام دادند و با استفاده از الگوریتم [30]DARTEL دادههای مغزی را تجزیه و تحلیل کردند، مشاهده شد که لکنت زبان با حجم بیشتر ماده خاکستری[31] ناحیة پوتامن راست در بیماران همراه بود. سعیدی بروجنی و والیانی (1394) نیز در مقالة مروری خود به وجود ارتباطات احتمالی بین هستههای قاعدهای - و مشخصاً هستة پوتامن – و لکنت زبانی اشاره کردند. سندرم لهجة خارجی،[32] اختلال دیگری است که با صدمات پوتامن پیوند خورده است. سندرم لهجة خارجی یک اختلال زبانی نادر است که بر الگوهای گفتار تأثیر میگذارد بهگونهای که بهنظر میرسد فرد با لهجة خارجی به زبان مادری خود (یا هر زبان دیگری) صحبت میکند (Higashiyama et al., 2021). در بافت تکزبانگی نیز مطالعات مختصری انجام ( Xue et al., 2006 ; Xue & Poldrack, 2007) و فعالیت پوتامن چپ برای زبان اول گزارش شده است. بنابراین، اگرچه بر مبنای مطالعات فوقالذکر میتوان استنباط کرد که ناحیة پـــوتامن نقشی در پــــردازش زبــــان ایفا میکند؛ اما تفاوتهای روششناختی از جمله نوع تکلیف، میزان بسندگی زبان، سن یادگیری زبان دوم،[33] بافت زبانی، وجه محرکها وتعداد نمونهها امکان نتیجهگیری دقیق را دشوار میکند. در پژوهش حاضر، نگارندگان درصدد هستند تا با شناسایی الگوی فعالیت ناحیة پوتامن چپ و راست، چگونگی درک نحوی جملات زبان اول و دوم را در دوزبانههای متوازن[34] ترکی-فارسی[35] با استفاده از روش fMRI بیازمایند. تکنیک fMRI، روشی کارآمد در تصویربرداری از مغز با توانایی ثبت فعالیت عصبی با رزولوشن مکانی[36] بالا و مزیت غیرتهاجمی بودن[37] است (Ogawa et al., 1993).
کارکردهای اجرائی[38] نقش بسزایی در توانش زبان در افراد دوزبانه ایفا میکنند (Lerman & Obler, 2017). یکی از شناختهشدهترین تقسیمبندیها دربارة کارکردهای اجرائی، مربوط به مطالعات میاکه[39] و همکاران (2000) و دایموند (2013) است. بر اساس این تحقیقات، حداقل سه عملکرد اصلی کارکردهای اجرائی شناسایی شده که احتمالاً نشاندهنده زیرسیستمهای شناختی متمایز است اما تا حدودی همپوشانی[40] عملکردی نیز دارند: نظارت بر بازنماییهای حافظة کاری،[41] مهار[42] و کنترل تداخل،[43] و همچنین انعطاف‌پذیری شناختی[44]. حافظة کاری یک سیستم شناختی است که امکان نگهداری بخش محدودی از اطلاعات ذخیره شده در حافظة کوتاهمدت را فراهم میکند (Diamond, 2013). به باور آنتون[45] و همکارانش (2019)، دوزبانگی منابع حافظة فعال را برای کنترل زبانهایی که بهصورت پیوسته برای گزینش رقابت میکنند، بهکار میگیرد. دکلرک و کخ[46] (2023) هم اذعان داشتند که کنترل بازداری[47] در افراد دوزبانه مستلزم فعالیت زبان غیرهدف[48] است که پیشتر مهار شده بود. آن‌ها در یک مقالة مروری نظاممند (2023)، که فراتر از مقالات مروری پیشین (از جمله Abutalebi & Green, 2007; Kroll et al., 2008; Bobb & Wodniecka, 2013; Declerck & Philipp, 2015; Calabria et al., 2018)، دربارة کنترل زبان بود، چهار اثر اصلی برای بازداری در افراد دوزبانه را فهرست کردند که شامل (1) بار نامتقارن زبانگردانی،[49] (2) بار تکرار زبان ان-2،[50] (3) اثر معکوس تسلط زبان[51] و اثر ترتیب زبان مسدود[52] بود. دکلرک و کخ (2023) معتقدند شواهد تجربی سازگار با اثر بار نامتقارن زبانگردانی بسیار ناکافی هستند (استدلالات بیشتر از حوصلة مقالة حاضر خارج است اما خوانندگان کنجکاو میتوانند برای توضیحات بیشتر به منبع اصلی رجوع کنند). دومــین اثر، مربوط به شرایطی است که مستلزم زبانگردانی بین سه زبان در یک بلوک زبان مختلط[53] است. سومــین اثر، بین دو زبان در بلوک زبان مختلط رخ میدهد (مثلاً عملکرد ضعیفتر زبان اول در مقایسه با زبان دوم در شرایط زبان مختلط) و موجب فعالیت بیشتر زبـــان دوم نسبت به زبـــان اول میشود. چهارمــین اثر نیز مستلزم عملکرد بهتر/ضعیفتر دو زبان مختلف در بلوکهای تکزبانة جداگانه است. در همین راستا، رومن و گومز-گومز[54] (2022) استدلال کردند که در دوزبانههای متأخر زبان مادری به عنوان زبـــان غالب عمل میکند و بهکارگیری زبـــان دوم فرآیندهای بازدارنده را برای تسهیل بازیـــابی بازنماییهای زبان دوم ایجاد کند. هنگامی که دوزبانهها تلاش میکنند تا زبان اولشان را بعداً بازیابی کنند، دسترسی به بازنماییهای مهارشده در زبان اول زمانبر خواهد بود.
پژوهش حاضر با محوریت زبانهای ترکی و فارسی اجرا شد. این دو زبان از مشخصههای دســـتوری مشترکی برخوردارند که عامل مهمی در کنترل پردازش زبان دوم محسوب میشود. هر دو زبان در حالت بی‌نشان دارای ترتیب فاعل-مفعول-فعل[55] هستند و از ویژگیهای نحوی خاصی مانند مطابقة فعلی[56] پیروی میکنند. مطابقة فاعل-فعل در زبانهای فارسی و ترکی مستلزم تطابق مشخصههای شخص و شمار است و افعال به صورت اجباری با فاعل جاندار در مشخصههای شخص و شمار مطابقه برقرار میکنند. مطالعات مروری پیشین نیز بر این موضوع صحه گذاشتهاند که در زبانهایی با ویژگیهای ردهشـــناختی مشابه، احتمال بروز بــــازنمائیهای عصبکالبدشناخـــتی همـــگرا بیشتر است ( Roncaglia-Denissen & Kotz, 2016 ; Połczyńska & Bookheimer, 2021). بهعنوان مثال، دوزبــــانههای یونانی-انگلیسی (Pliatsikas et al., 2014) و آلمانی-ایتالیایی (Wartenburger et al., 2003) نیز که از تشابهات رده‌شناختی برخوردار هستند، همپوشانیهای عصبکالبدشناختی را نشان میدهند. این مشاهدات در راستای فرضیة نحو مشترک[57] (Hartsuiker et al., 2004) است که استدلال میکند دوزبانهها بازنماییها را بین زبانها به اشتراک میگذارند، مادامیکه بازنماییهای نحوی بین زبانها مشابه باشند. اینک، نگارندگان حاضر درصدد هستند تا عملکرد ناحیة مغزی پوتامن را که در دوزبانههای ترکی-فارسی مطالعة میکده و همکاران (2021) شناساییشده بود، بررسی نماید. مشخصاً، پرسش اصلی بازتحلیل[58] حاضر این است که نحوة عملکرد ناحیة پوتامن در نیمکرههای چپ و راست در حین پردازش همزمان زبان اول و دوم چگونه است؟ بدین ترتیب، مطالعة حاضر با هدف بررسی فعالیت ناحیة پوتامن در درک جملات زبان اول و دوم با روش fMRI در افراد دوزبانة ترکی-فارسی که در سن 7 سالگی زبان دوم را به طور رسمی آموخته بودند اجرا خواهد شد. بر مبنای آگاهی نویسندگان حاضر، سابقاً مطالعهای با این هدف در زبانهای ایرانی انجام نشده است که اجرای آن را ناگزیر مینماید.
در مطالعة حاضر، دادههای fMRI که توسط میکده و همکارانش (2021) گزارش شده بود، بازتحلیل شد. در پژوهش اصلی فعالیت ناحیة پوتامن در افراد دوزبانه شناسایی شد. در مطالعة فعلی، نگارندگان درصددند تا الگوی فعالیت این ناحیة مغزی را برای هر دو زبان اول و دوم بررسی کنند.
پژوهش حاضر در زمرة تحقیقات بنیادی-کاربردی قرار دارد. در یک فراخوان در سال 1398، دانشجویان دوزبانة ترکی-فارسی مقطع دکتری دانشگاه‌های دولتی در شهر تهران دعوت به همکاری شدند. از بین داوطلبان، تعداد 36 نفر (21 زن و 15 مرد به ترتیب با میانگین سنی و انحراف معیار 5/3±71/27 و 97/2±87/26، در محدودة سنی 22-34 سال) با روش نمونهبرداری هدفمند انتخاب شدند. همة افراد سالم، راستدست و فاقد اختلالات شنوایی، زبانی و روانی بودند. داشتن والدین ترکزبان، متولد و ساکن استانهای ترکزبان ایران (از جمله تبریز، ارومیه، اردبیل و زنجان) تا سن 7 سالگی، حداقل 5 سال سکونت در شهرهای فارسیزبان و شروع آموزش رسمی زبان فارسی در سن 7 سالگی ملاکهای ورود به مطالعه بودند. پس از غربالگری اولیه، افراد ملزم به شرکت در جلسة ارزیابی رفتاری شدند که در گروه زبانشناسی دانشگاه تربیت مدرس برگزار شد. در این جلسه که بهطور میانگین 2 ساعت برای هر شرکتکننده به درازا کشید، آیتمهای (1) سنجش ظرفیت حافظة فعال، (2) خودارزیابی بسندگی در زبان فارسی و ترکی، (3) شبهآزمون قضاوت دستوریبودگی، (4) ارزیابی موقعیت اجتماعی-اقتصادی هر فرد (5) میزان تسلط به دو زبان و (6) مصاحبه به زبان ترکی و فارسی توسط مصاحبهگران فارسی-زبان و ترکی-زبان اجرا شد. افراد منتخب در این مرحله برای انجام آزمایش fMRI به آزمایشگاه ملی نقشهبرداری مغز ارجاع داده شدند (برای جزئیات بیشتر میکده و زومر، 1402؛ میکده، زومر، بتولی، 1402ب؛ میکده، زومر و بتولی، 1402 الف؛ Meykadeh, et al. 2023 b را ببینید). حضور همة افراد با رضایت کتبی و دریافت حقالزحمه بود. پژوهش حاضر مورد تصویب کمیتة اخلاق دانشگاه علوم پزشکی ایران (مطابق با اعلامیة هلسینکی) و دارای کد IR.IUMS.REC.1398.465 است.
2-3. مواد آزمون
مواد آزمون برگرفته از مطالعة میکده و همکاران (2021) است. هدف از این آزمونِ قضاوت دستوریبودگی شنیداری، پردازش نحوی سخنگویان دوزبانه است. محرکها متشکل از 64 جملة فارسی و 64 جملة ترکی با ساختار فاعل + مفعول + فعل بود که نیمی از محرکها در هر زبان به‌لحاظ نحوی درست و سایر محرکها دارای نقض مطابقة فعل ـ فاعل بودند. زمان گذشتة ساده افعال (بدون هیچ فعل کمکی) استفاده شد. در محرکهای درست، فاعل اول و سوم شخص مفرد با افعال اول و سوم شخص مفرد و فاعل اول و سوم شخص جمع با افعال اول و سوم شخص جمع همراه بودند. در مقابل، در شرایط نقض مشخصههای شخص و شمار، فاعل اول و سوم شخص مفرد با افعال اول و سوم شخص جمع و فاعل اول و سوم شخص جمع با افعال اول و سوم شخص مفرد همراه بودند (جدول 2) (لیست کامل محرکهای آزمون در میکده، گلفام، بتولی و زومر، (2023 a) در دسترس است).
جدول 1- مثالهایی از مواد آزمون در زبان ترکی و فارسی با حرفنویسی و ترجمة انگلیسی برگرفته از میکده و همکاران، 2021
Table 1- Examples for sentence materials in Turkish and Persian with Transliterations and Literal Translations (adapted from Meykadeh et al., 2021)
|
زبان دوم |
زبان اول |
|
*ما1.pl بدهکاریمان را پرداختم.1.sg *Ma1.pl bedehkari-ye-mân râ pardâxtam1.sg. We debt-HI-OBJ-CLT.Def pay.PAST-1SG (We paid our debts.) |
نقض مطابقة دستوری *بیز1.pl کیتابلاریمیزی گتیردیم1.sg. *Biz kitâb-lar-i-mizi gatirdim. We book-PL-HI-OBJ-CLT.Def bring-PAST-1SG (We brought our books) |
|
من1.sg نظرش را پذیرفتم1.sg. Man1.sg nazar-aš râ paziroftam1.sg. I offer-OBJ-CLT.Def accept.PAST-1SG (I accepted her/his offer.) |
مطابقة دستوری من1.sg پالتارمی یودوم1.sg. Man1.sg pâltâr-e-mi yudum1.sg. I cloth-HI-OBJ-CLT.Def wash.PAST-1SG (I washed my cloth.) |
* جملات غیردستوری. زیر هجای هدف خط کشیده شده است.
3-3. نحوة اجرای آزمون
در بستر نرمافزار سایکوپای،[59] محرکهای آزمون دستوریبودگی شنیداری طراحی و از طریق هدفون پخش شد. شرکتکنندگان ملزم بودند تا براساس دستوری/نادستوری بودن محرکها واکنش خود را ثبت کنند. با بهکارگیری الگوی تحریک وابستهبه‌رویداد[60] که شامل 4 بلوک[61] جملات شنیداری و 4 بازة استراحت[62] بود، آزمون اجرا شد. هر بلوک متشکل از 32 بخش[63] بود. برای ثبت پاسخ همودینامیکی[64] نیز بازههای زمانی استراحت 30 ـ ثانیهای در قبل و بعد از آن تعبیه شد که طی آن هیچ تحریکی ارائه نشد. مدت زمان هر بلوک 318 ثانیه بود. هر بخش شامل یک بوق هشدار 1ـ ثانیهای، یک جملة 3 ـ ثانیهای و مرحلة پاسخ 4، 5 یا 6 ـ ثانیهای بود. برای ارائة محرکها پارادایم زبانگردانی جایگزین[65] بهکارگرفته شد، به گونهای که جملات دو زبان در هر بلوک بهطور پیوسته تغییر میکرد (بهطور مثال، زبان اول، زبان دوم، زبان اول، زبان دوم و ...) در حالیکه محرکهای دستوری ـ نادستوری بهطور تصادفی توزیع شدند. مدت زمان اجرای آزمون با احتساب مرحلة آمادهسازی حدود 35 دقیقه بود (برای جزئیات بیشتر به میکده و زومر، (1402)؛ میکده، زومر، بتولی، (1402ب) و میکده، زومر، بتولی، (1402 الف) مراجعه شود).
دادههای تصویری در میدان مغناطیس 3 تسلا با کویل سر 20 کاناله[66] در آزمایشگاه ملی نقشهبرداری مغز اخذ شد. از هر شرکتکننده یک تصویر ساختاری و یک تصویر عملکردی در یک جلسه گرفته شد. تصویر ساختاری با قدرت تفکیک بالا با استفاده از توالی سهبعدی اکو گرادیانت سریع مغناطشِ آمادهشده[67] (به صورت اسلایسهای ساجیتال، TE = 3.53 ms، TR= 1800 ms، زاویة فلیپ 7 درجه، ضخامت اسلایس 1 میلیمتر، اندازة وکسل 1×1×1 میلیمتر مکعب، اندازة ماتریس 256×256، زاویة دید 256 میلیمتر مربع، دیرش 5 دقیقه) و تصویر عملکردی به روش EPI (TE = 30 ms، TR = 3000 ms، زاویة فلیپ 90 درجه، ضخامت اسلایس 3 میلیمتر، اندازة وکسل 3×3×3 میلیمترمکعب، اندازة ماتریس 64×64، زاویة دید 192 میلیمتر مربع، دیرش 1290 ثانیه، 430 والیوم[68]، هر والیوم 45 اسلایس) اخذ شد.
در راستای مطالعة میکده و همکاران (2021)، پیشپردازش تصاویر به شرح زیر و با استفاده از ابزارهای موجود در نرمافزار FSL مدل 00/6 مجموعة [69]FMRI انجام شد: (1) حذف جمجمه و استخراج قشر مغز؛ (2) انطباق دادة ساختاری T1-MPRAGE بر روی اطلس MNI و سپس انطباق دادههای عملکردی بر آن؛ (3) تصحیح حرکت سر؛[70] (4) تصحیح زمـانبندی برشها[71] با استفاده از درونیابی فوریه (5) نرم کردن مکانی[72] توسط فیلتر کرنل گوسی با FWHM برابر با 6 میلیمتر (6) نرمال کردن[73] دامنة همة حجمها در هر نقطة زمانی بر پایة شدت میانگین؛ (7) فیلتر کردن زمانی[74] توسط فیلتر بالاگذر گوسی با سیــگمای 50 ثانیه و (8) حذف مؤلفه‌های نویز از تصاویر پیشپردازششده با استفاده از روش ICA. نهایتاً، از مدل خطی عمومی،[75] جهت تجزیه و تحلیل سطح اول (اجرای فردی) و دوم (اجرای گروهی) استفاده شد. با استفاده از مدل تأثیر مخلوط،[76] آنالیزهای بینگروهی انجام و وکسلهایی با z-stat بالای 3/2 و سطح معناداری کمتر از 05/0 > p به صورت وکسل فعال تشخیص داده شد. فقط جملاتی که به آن‌ها پاسخ درست داده شده بود، در چرخة تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.
همراستا با مطالعة میکده و همکاران (2021) و بهمنظور تعیین نقش ناحیة پوتامن در درک زبان اول و دوم در افراد دوزبانه نخست آنالیزی با رویکرد کل-مغز انجام شد. در ادامه، درصد تغییرات سیگنال[77] به عنوان معیار «شدت»“[78] برای هر شرکتکننده در ناحیة پوتامن مطابق با اطلس هاروارد-آکسفورد[79] در FSL محاسبه شد. درصد تغییرات سیگنال به عنوان متغیر وابسته و دستوریبودگی (دستوری، نادستوری) و زبان (زبان اول = ترکی، زبان دوم = فارسی)، نیمکره (چپ، راست) بهعنوان متغیرهای مستقل درنظر گرفته شدند. آنالیز آماری با استفاده از نرمافزار SPSS نسخة 26 انجام شد. بررسی تغییرات شدت سیگنال در زبان اول و دوم با آزمون تحلیل واریانس[80] با اندازهگیریهای مکرر[81] 2 × 2 × 2 و آزمون تعقیبیِ[82] T نمونههای زوجی[83] صورت گرفت.
1-4. نتایج رفتاری
نتایج رفتاری شرکتکنندگان شامل زمان واکنش به محرکها و نرخ پاسخ صحیح در مطالعة اصلی (Meykadeh et al., 2021) در دسترس است.
2-4. نتایج فعالیت کل-مغز
فعالیت گستردة معنادار سیگنال BOLD در حین ارائة محرکهای دستوری (الف) و نادستوری (ب) زبان اول (1) و محرکهای دستوری (ج) و نادستوری (د) زبان دوم (2) در ناحیه پوتامن مشاهده شد (شکل 1).
شکل 1- میانگین فعالیت مغزی هنگام ارائة محرکهای شنیداری (الف) دستوری و (ب) نادستوری زبان اول (1) و محرکهای شنیداری (ج) دستوری و (د) نادستوری زبان دوم (2). دایرههای قرمز رنگ، ناحیة پوتامن در نیمکرة چپ و راست را نشان میدهد.
Fig 1- whole-brain activation during presentation of auditory stimuli for (1) L1 and (L2) in two conditions: (A and C) Grammatical (B and D) Ungrammatical. Red circles indicated the left and right putamen.
همبستههای عصبی هر وضعیت در زبان اول و دوم برای ناحیة پوتامن در جدول 2 ارائه شد.
جدول 2- فعالیت ناحیة پوتامن در سطح کل-مغز به تفکیک هر محرک، نیمکره و زبان نسبت به خط مبداء
Table 2- The activity of Putamen at the Whole-Brain level per stimuli, hemisphere and language relative to the baseline
|
z-max |
همبستهها[84] |
وضعیت دستوری |
نیمکره |
زبان |
||
|
z |
y |
x |
||||
|
14/5 55/6 77/3 8/4 |
2 4 6 6 |
10- 2 2 4- |
32- 24- 24 24 |
دستوری نادستوری |
چپ |
اول |
|
دستوری نادستوری |
راست |
|||||
|
59/3 72/4 16/3 9/3 |
6 4- 6 10 |
0 8- 0 2- |
26- 30- 26 22 |
دستوری نادستوری |
چپ |
دوم |
|
دستوری نادستوری |
راست |
|||||
بدین ترتیب، در ادامه آنالیزی بر مبنای ناحیة مطلوب[85] (پوتامن) اجرا خواهد شد تا الگوی فعالیت محرکها و اثر دستوریبودگی در هر زبان در این ناحیة مغزی مشخص گردد (Poldrack, 2007).
3-4. نتایج نواحی پوتامن
موقعیت ناحیة پوتامن در نیمکرة چپ و راست در شکل 2 الف نشان داده شد. نتایج تحلیل واریــانس کلی‌نگر[86] حاکی از معناداری عامل اصلی دستوریبودگی بود (184/0 = ، 010/0 = p، 421/7 = (1،34) F). مشخصاً، درصد تغییر سیگنال جملات نادستوری (689/0) در مقایسه با جملات دستوری (618/0) بیشتر بود. عامل اصلی زبان هم با درصد تغییر سیگنال بیشتر برای زبان اول (680/0) در مقایسه با زبان دوم (628/0) به سطح معناداری رسید (216/0 = ، 005/0 = p، 070/9 = (1،34) F). تعامل دو عامل دستوریبودگی × زبان معنادار بود (127/0 = ، 036/0 = p، 798/4 = (1،34) F). با در نظر گرفتن عامل دستوریبودگی، مشاهده شد که در زبان اول درصد تغییر سیگنال جملات نادستوری (752/0) در مقایسه با جملات دستوری (628/0) بیشتر بود (002/0 = p، 270/3 = (35) t)، اما در زبان دوم اختلاف معناداری بین درصد تغییر سیگنال جملات نادستوری (639/0) و دستوری (624/0) مشاهده نشد (630/0 = p، 486/0= (35) t) (جدول 7). با در نظر گرفتن عامل زبان، مشاهده شد که در جملات نادستوری درصد تغییر سیگنال در زبان اول (752/0) در مقایسه با زبان دوم (639/0) بیشتر بود (002/0 = p، 390/3 = (35) t)، اما در جملات دستوری هیچ تفاوتی بین درصد تغییر سیگنال زبان اول (628/0) و راست (624/0) مشاهده نشد (879/0 = p، 153/0 = (35) t). عامل نیمکره و سایر تعاملها نیز به سطح معناداری نرسیدند (1 > Fs). عامل و تعاملهای معنادار در قالب نمودار جعبهای در شکل 2ب به تصویر کشیده شد.
شکل 2- (الف) موقعیت ناحیة پوتامن. (ب) نمودارهای جعبهای (جعبه و خط[87]) درصد تغییر سیگنال به تفکیک هر زبان (زبان اول = زبان ترکی؛ زبان دوم = زبان فارسی). نمودارهای جعبه و خط، میانه[88] (خطوطی که جعبه را به دو نیم تقسیم میکند)، چارکهای[89] اول (صدک 25) و سوم (صدک 75) (جعبهها)، و صدکهای[90] 5 ام و 95 ام (خطوط) درصد تغییرات سیگنال را در حین تکلیف نحوی نشان میدهد. علامت ستاره نشانة معناداری است.
Fig 2- (A) Locations of Putamen (blue), (B) Box plots of percent signal change (%SC) values, per language (L1 = Turkish; L2 = Persian). Significant effects are indicated by asterisks. Box-and-whisker plots depict the median (the line that divides the box into two parts and marks the mid-point of the data) and the 25th and 75th quartiles (boxes) and the 5th and 95th percentiles (whiskers) of PSC during the morphosyntactic task.
با استفاده از ضریب همبستگی پیرسون[91]، رابطة بین متغیرهای نمرات حافظة فعال و درصد تغییرات سیگنال در جملات دستوری و نادستوری زبان اول و دوم در ناحیة پوتامن چپ و راست بررسی و نتایج آن در جدول 3 و شکل 3 نشان داده شد. هیچ ارتباط معناداری بین نمرات حافظة فعال و درصد تغییرات سیگنال در دوزبانههای ترکی-فارسی مشاهده نشد.
جدول 3- ضریب همبستگی بین نمرات آزمون حافظة فعال و درصد تغییرات سیگنال هر وضعیت در دو زبان.
Table 3- Correlation coefficient between WM scores and Percent Signal Changes per condition and language
|
درصد تغییر سیگنال |
آمارهها |
متغیر |
|||||||
|
زبان دوم |
زبان اول |
||||||||
|
نیمکرة چپ |
نیمکرة راست |
نیمکرة چپ |
نیمکرة راست |
||||||
|
وضعیت نادستوری |
وضعیت دستوری |
وضعیت نادستوری |
وضعیت دستوری |
وضعیت نادستوری |
وضعیت دستوری |
وضعیت نادستوری |
وضعیت دستوری |
||
|
097/0- |
290/0 |
164/0- |
103/0 |
317/0 |
163/0 |
140/0 |
164/0- |
ضریب همبستگی (r) |
نمرات حافظة فعال |
|
580/0 |
091/0 |
346/0 |
556/0 |
063/0 |
350/0 |
421/0 |
346/0 |
سطح معناداری (sig) |
|
|
36 |
36 |
36 |
36 |
36 |
36 |
36 |
36 |
تعداد افراد (N) |
|
شکل 3- نمودار پراکنش بین متغیرهای نمرات حافظة فعال و درصد تغییرات سیگنال در ناحیة پوتامن چپ و راست برای (الف) زبان اول و (ب) دوم به ازای هر وضعیت دستوری/نادستوری.
Fig 3- Scatter plots showing the relationship between WM scores and Percent Signal Changes at left and right Putamen for (a) L1 and (b) L2 per condition.
هدف از مطالعة حاضر بررسی عملکرد ناحیة پوتامن چپ و راست برای درک نحوی جملات زبان اول و دوم در دوزبانههای متوازن ترکی-فارسی بود.
یافتههای سطح کل-مغز، فعالیت ناحیة پوتامن را در حین درک نحوی جملات در افراد دوزبانة متوازن نشان داد (شکل 1 و جدول 2 را ببینید) که مؤید تحقیقات پیشین در حوزة دوزبانگی، تکزبانگی و آسیبشناختی است (به بخش مقدمه مراجعه گردد). این یافته به طور بالقوه بر ارتباط هستة پوتامن – بهعنوان یک ساختار زیرقشری - با نواحی قشری مغز نیز صحه میگذارد (سعیدی بروجنی و والیانی، 1394)؛ زیرا بهطور همزمان فعالیت نواحی نحو-ویژة پارسآپرکولایس و شکنج فوقانیگیجگاهیخلفی در نیمکرة چپ مغز نیز در دوزبانههای حاضر شناسایی شد (Meykadeh et al., 2021). شواهد متقنی نیز از مطالعات بالینی وجود دارد که نشان میدهد در بیماران مبتلا به لکنت رشدی، غلظت آهن در پوتامن چپ و نواحی مرتبط در قشر پیشانی[92] به طور فزایندهای افزایش داشته است (Cler et al., 2021). برخلاف کلر و همکارانش (2021) شواهد دیگری وجود دارد که نشان میدهد لکنت زبان با حجم بیشتر پوتامن راست مرتبط است (Montag et al., 2019). بنابراین، فارغ از تنوعات و تفاوتهای روششناختی حاکم بر این مطالعات، میتوان نتیجه گرفت که به احتمال زیاد پوتامن چپ و راست در پردازش زبان ایفای نقش میکنند. هم راستا با پژوهش حاضر و در بافت دوزبانگی نیز، سابقاً فعالیت پوتامن چپ و راست و شکنج پیشانیتحتانی[93] (که پارسآپرکولاریس به آن تعلق دارد) در حین پردازش نحوی در دوزبانههای تأخیری آلمانی-ایتالیایی گزارش شده بود (Wartenburger et al., 2003). در حالی که در دوزبانههای زودهنگام فرانسوی-انگلیسی که به بسندگی بالایی در هر دو زبان دست یافته بودند، صرفاً حساسیت پوتامن چپ به جملات زبان اول و دوم مشاهده شد (Frenck-Mestre et al., 2005). در هر دو مطالعة وارتنبرگر[94] و همکاران (2003) و فرنک-مستره[95] و همکاران (2005) محرکها به صورت دیداری ارائه شدند و وجه تمایز این دو تحقیق سن یادگیری زبان دوم و بالتبّع آن میزان بسندگی شرکتکنندگان است. لذا، میتوان استدلال کرد که فعالیت محدودتر پوتامن میتواند انعکاس بسندگی بالای دوزبانهها باشد. به عبارتی دیگر، در شرایطی که فرد دوزبانه از بسندگی کمتری برخوردار است، فعالیت نواحی مغزی گستردهتر خواهد بود که در مورد دوزبانههای ترکی-فارسی حاضر نیز میتواند صدق میکند. افزون بر این، نمرات حافظة فعال با درصد تغییرات سیگنال در ناحیة پوتامن همبستگی مثبت و معناداری را نشان نداد. این یافتهها میتواند نشاندهندة عدم دخالت منابع حافظة فعال در جهت برقراری وابستگی بین فعل و موضوعات آن در این ناحیة مغزی باشد. هر چند مطالعات آینده میتوانند در درک بهتر این یافته نقشآفرینی کنند.
دیگر دستاورد پژوهش حاضر مربوط به معناداری اثر دستوریبودگی (اختلاف محرکهای نادستوری و دستوری) در زبان اول (شکل 2) و اختلاف معنادار جملات نادستوری زبان اول و جملات نادستوری زبان دوم (به پیشنهاد Mancini et al., 2017 ) است که صرفنظر از نوع نیمکرة فعال مشاهده شد. این یافته در راستای نتایج رفتاری دوزبانههای حاضر است که نشان داد دوزبانههای ترکی-فارسی نه تنها زمان بیشتری را برای پردازش جملات زبان اول در مقایسه با زبان دوم صرف کردند، بلکه با نرخ خطای بیشتری زبان اول را پردازش کردند که منجر به فعالیت مغزی گستردهتر برای زبان اول شد (Meykadeh et al., 2021). در همین راستا، وانگ[96] و همکارانش (2009) در یک مطالعة fMRI، عملکرد دوزبانههای چینی (زبان اول)-انگلیسی (زبان دوم) را در حین تکلیف نامبردن اعداد از 1 تا 9 به صورت بیصدا[97] به زبانهای چینی/انگلیسی در بلوکهای (1) منفرد[98] چینی، (2) منفرد انگلیسی و (3) آمیختة[99] چینی و انگلیسی بررسی کردند. آن‌ها دریافتند که نه تنها برخلاف بلوکهای منفرد، بلوک آمیخته موجب فعالیت شکنج پیشانی، پیشپیشانی میانی[100] و پیشانیتحتانی دوجانبه[101] شد، بلکه زبان اول در مقایسه با زبان دوم در بلوک آمیخته عملکرد بهتری داشت. نتایج پژوهش وانگ و همکارانش نشان داد که کنترل زبان در بلوکهای منفرد و آمیخته الگوهای متفاوت فعالیت مغزی را ایجاد میکند. دکلرک و کخ (2023) این اثر را به عنوان «اثر استاندارد تسلط زبان»[102] معرفی کردند که برخلاف «اثر معکوس تسلط زبان» است که در نتیجة عملکرد بهتر زبان دوم در مقایسه با زبان اول در بلوک زبان مختلط پدیدار میشود.
نهایتاً، بر مبنای یافتههای حاضر نگارندگان این مقاله اذعان میکنند که دوزبانههای ترکی-فارسی که در سن 7 سالگی زبان فارسی را بهعنوان زبان دوم آموخته بودند، فعالیت ناحیة پوتامن چپ و راست را در درک شنیداری جملات زبان اول و دوم برانگیختند. افزون بر این، حساسیت بیشتر ناحیة پوتامن برای زبان اول در مقایسه با زبان دوم مشاهده شد که میتواند دال بر تسلط بیشتر دوزبانههای ترکی-فارسی به زبان اولشان باشد. لازم به ذکر است که مطالعة حاضر با محدودیتهایی نیز مواجه بود. اول، عدم دسترسی به آزمونهای استاندارد بسندگی[103] در زبان فارسی و ترکی. هر چند در مطالعة حاضر تلاش شد تا با کمک آزمونهای رفتاری، جامعة آماری نزدیک به ایدهآل برگزیده شود؛ اما سهم آزمونهای استاندارد علاوه بر آزمونهای رفتاری قابل انکار نیست. دوم، تعداد تقریباً ناکافی نمونة حاضر. نمونة آماری بزرگتر در مطالعات آینده میتواند بینش ما را دربارۀ موضوع حاضر ارتقا دهد. سومین محدودیت مربوط به تکنیک تصویربرداری در مطالعة حاضر است. برخی از مطالعات نشان دادهاند که نویز دستگاه fMRI میتواند بر فعالیت مغز تأثیر بگذارد. لذا، پیشنهاد میشود در مطالعات بعدی با بهکارگیری آزمونهای معادل دیداری، فعالیت ناحیة پوتامن در افراد دوزبانه بررسی گردد.
تشکر و قدردانی
این پژوهش برگرفته از رسالة دکتری نویسندة اول این مقاله بوده که با حمایت مالی ستاد توسعة علوم و فناوریهای شناختی به شمارة 7401 انجام شده است. ضمناً، این پروژه از حمایت مالی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری ایران برای تکمیل اهداف پروژه در دانشگاه هومبولت آلمان[104] تحت راهنمایی نویسندة دوم این مقاله برخوردار بوده است؛ بدین وسیله از همکاری آن سازمان متبوع قدردانی میشود.
[1] Subcortical
[2] Basal ganglia
[3] Putamen
[4] Caudate Nucleus
[5] Pallidum
[6] Substantia nigra
[7] Subthalamic
[8] Putamen
[9] bilingualism
[10] D. Klein
[11] Positron Emission Tomography (PET)
[12] Neuronal correlates
[13] Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI)
[14] Nonword Repetition Tasks (NWRT)
[15] Phoneme
[16] semantic and phonological judgments
[17] Lesxical selection
[18] Grammaticality judgement
[19] Picture naming
[20] Late bilinguals
[21] Proficiency
[22] Early bilinguals
[23] Pathology
[24] G J. Cler
[25] quantitative mapping
[26] tissue
[27] developmental stuttering
[28] iron content
[29] C. Montag
[30] Diffeomorphic Anatomical Registration Through Exponentiated Lie algebra
[31] gray matter volume
[32] Foreign Accent Syndrome (FAS)
[33] Age of Acquisition (AoA)
[34] دوزبانة متوازن به کسی اطلاق میگردد که تسلطش به هر دو زبان یکسان باشد (پورمحمد، 1397).
[35] Turkish-Persian
[36] Spatial resolution
[37] Noninvasive
[38] Executive functions (EFs)
[39] A. Miyake
[40] Overlapping
[41] Working memory (WM)
[42] Inhibition
[43] Interference control
[44] Cognitive flexibility
[45] E. Antón
[46] M. Declerck & I. Koch
[47] Inhibitory
[48] Non-target language
[49] Asymmetrical switch costs
[50] n-2 language repetition costs
[51] reversed language dominance
[52] blocked language order effect
[53] mixed-language block
[54] P. Román & I. Gómez-Gómez
[55] Subject-object-verb (SOV)
[56] Verbal agreement
[57] Shared syntax account
[58] Reanalysis
[59] psychoPy
[60] event-related design
[61] block
[62] resting period
[63] run
[64] hemodynamic baseline
[65] alternating language switching paradigm
[66] 20-channel head coil
[67] three-dimension magnetization-prepared rapid gradient-echo (MP-RAGE) sequence
[68] Volume
[69] www.fmrib.ox.ac.uk/fsl
[70] Head Motion Correction
[71] Slice Timing Correction
[72] Spatial Smoothing
[73] Normalization
[74] Temporal Filtering
[75] Generalized Linear Model (GLM)
[76] Mixed effects
[77] Percent Signal Changes (PSC)
[78] Intensity
[79] Harvard-Oxford Atlas
[80] Analysis of Variance
[81] Repeated-measures design
[82] Post-Hoc test
[83] Paired-samples T Test
[84] Coordinates
[85] ROI-based
[86] Omnibus ANOVA
[87] Box-and-Whisker plot
[88] Median
[89] Quartile
[90] Percentiles
[91] Pearson correlation coefficient
[92] Frontal cortex
[93] Inferior frontal gyrus
[94] I. Wartenburger
[95] C. Frenck-Mestre
[96] Y. Wang
[97] Silent
[98] Single
[99] Mixed
[100] Middle prefrontal
[101] Bilateral
[102] Standard language dominance effect
[103] Standardized proficiency tests
[104] Humboldt-Universität zu Berlin
)