A nyelvtanulás idegrendszeri alapjai (anyanyelvi és idegen nyelvi szinten)

Az emberek életének szerves része mind az anyanyelv, mind pedig az idegen nyelv. Éppen ezért sokakat foglalkoztat az, hogy hogyan lehet sikeresen elsajátítani az egyes nyelveket különböző életszakaszokban. Jelen munkánkban- egy rövid anatómiai bevezető után -a nyelvtanulás folyamatait mutatjuk be olyan témákat érintve, mint a kétnyelvű környezet hatása fiatal gyerekkorban és a felnőttkori idegen nyelvtanulás során végbemenő idegrendszeri, strukturális változások.

Bevezetés

Anatómiai bevezetőnkben azon agyi struktúrák kerülnek bemutatásra, amelyek szerepet játszanak a tanulásban, memóriában, motivációban és beszédértésben. A nagyagy (telencephalon) alkotja az agy elülső és hátulsó pólusát. Különböző lebenyei vannak: fali lebeny, nyakszirti lebeny, homlok lebeny, halánték lebeny. Négy lebenye közül kettő kiemelkedően fontos szerepet tölt be a kommunikációban. Az emberré válás folyamán a legnagyobb fejlődésen keresztülment homlok lebenyben (lobus frontalis) található, többek között a Broca-féle motoros beszédközpont (Br.44), mely a Brodmann-areák közé tartozik.

A halánték lebeny (lobus temporalis) laterális részén helyeződik el az elsődleges hallókéreg (Br.41). A szavak felismeréséhez és a hallottak megértéséhez nélkülözhetetlen Wernicke-féle beszédközpont (Br.22) is itt található. Ismert, hogy a két előagy félteke asszimmetriát mutat. A legtöbb emberben a beszéd és a gondolkodás a bal féltekéhez kötődik, ez tekinthető a domináns féltekének. A telencephalon a filogenezis során három, egymás után megjelenő részből áll: palaeopallium, archipallium, neopallium. A telencephalon felszínén néhány mm vastagságú szürkeállomány alkotja az agykérget (cortex cerebri).A paleopalliumot paleocortex, az archiopalliumot az archiocortex borítja. Az agyköpeny legfiatalabb részének, a neopalliumnak szürkeállománya a neocortex. Az archiocortex, más néven hippocampus formatio kéregállományának jelentős szerepe van a tanulásban és a memória neocorticalis rögzítésében. A hippocampus formatio a limbikus rendszer legősibb része.

A limbikus rendszer a cselekedetek emocionalitására hat, ezáltal befolyásolja a tanulást, valamint az emléknyom rögzítést. Nem ismeretlen előttünk az a megállapítás, hogy azon jelenségek, melyek számunkra érdekesek, izgalmasak, gyorsabban és tartósabban rögzülnek emlékezetünkben.

Ősnyelv

Egy evolúciós ábrázolást követve az ősembereknél az „ősnyelv” kezdeti kifejlődése döntő fontosságú volt az információk megosztásához, az érzelmek kifejezéséhez, a társadalmi csoportok összekapcsolásához és a környezeti versengésben való életben maradás esélyének növeléséhez. Elképzelhető, hogy ez az ősnyelv természetesen szelektálódott és meg lett erősítve az ősi agyi mechanizmusokkal való összekötés által,beleértve az élvezeteket nyújtó jutalmazási feldolgozást. Ez a hipotézis előnyben részesíti a mostani nézeteket, amelyek azt hangsúlyozzák, hogy a nyelv egy evolúciós újítás volt különböző, korábban létező megismerési adottságokra alapozva.(Ripollés, Marco-Pallares, Hielscher, Mestres-Missé, Tempelmann, Heinze, Fornells és Noesselt, 2014)

Gyermek nyelvi fejlődése

Tükör neuronok szerepe

A gyerekek nyelvi fejlődésében illetve az anyanyelv elsajátításában lényeges szerepe van az utánzásnak. Ez az elképzelés az ún. tükör neuronok lehetséges szerepére utal a nyelvtanulásban, -elsajátításban. A tükör neuronokat makákó majmokban fedezték fel és vizsgálták először. A makákókban ezen neuronokat a gyrus frontalis inferiorban (ami homolog az emberi agyban található Broca-mező posterior részével) és lobus parietalis inferiorban lokalizálták. (Rodriguez-Fornells és mtsai, 2009)

Kétnyelvű környezet hatásai

Fiatal gyermekkorban a kétnyelvű környezet speciális változásokat eredményez olyan alapvető, kognitív mechanizmusokban, mint például a memória. Ezek a változások a kognitív rendszerben befolyásolják a nyelv befogadását, elsajátítását. A vizsgálatok során kiderült, hogy a kisgyermekek kognitív rendszere készen áll arra, hogy sikeresen megbirkózzanak több különböző nyelv használatával. Azok a gyerekek, akik már születésüktől kezdve két különböző nyelvi hatásnak vannak kitéve, azoknál már a korai fejlődési szakaszban mutatkoznak a feldolgozási változások.(Kovács, 2015)

Új szavak tanulása

Életünk első éveitől új szavak tanulására vagyunk kényszerítve az esetleges nyelvi kitettségen alapulva. Egy fMRI vizsgálatban 36 felnőtt vett részt. A kapott feladat megoldása során az agykéreg alatt elhelyezkedő struktúrákat vizsgálták és egy nyelvtanulási mintát használtak. Ezek a struktúrák szerepet kapnak az új szavak szövegkörnyezetből való tanulásában. A résztvevők két mondatot kaptak, amelyek ugyanazzal a szóval végződtek. A feladat szerint meg kellett tanulniuk az új szót és annak jelentését, ha a két mondatnak ugyanaz a jelentése (M+ állapot). Azokat a szavakat pedig vessék el, amelyeknek a jelentése nem ugyanaz a mondatokban (M- állapot). Minden tanulási fázis teljesítése után lemérték a szótanulás mértékét és a jelentéstani elsajátítást. A szótanulás 60 ± 15,51%-os volt. A tesztet 30 perccel később újra elvégezték. Az eredmény M+ állapotban 68,02 ± 14,78%-os eredményt kaptak. Az egész agyra kiterjedő fMRI vizsgálat (összahasonlítva a megtanult és nem megtanult szavakat azonos állapotban M+ és M-)erőteljes aktivitást mutatott a striatum ventralis bilateralis subcorticalisban (VS). A fokozott fMRI jeleket a nyelvvel összefüggésbe hozható kérgi területeken mutatták ki, beleértve a bal gyrus parietalis inferior (IPG), a Brodmann mezőket, a bal gyrus frontalis inferior(IFG), és az areae frontales superiores, mediales.
Hogy demonstrálják, hogy az új szavak is aktiválják a klasszikus nyelvi hálózatot, összehasonlították az egész agyra kiterjedő fMRI aktivitást. Az új szavak tanulása, megegyező jelentésű mondatokból az eltérő jelentésű mondatokkal szemben. Ez a vizsgálat erősödött fMRI jeleket mutatott a bal IFG-n, a bal lobus temporalis medialis, a bal IPG-n és a bilateralis VS-en belül. A kéreg alatti jutalmazó területek, különösen a VS, különféle aktiváló stimulusoknak vannak kitéve. Ilyen pl a pénz, különböző szagok, élelem stb.
A kutatás során bizonyítékot találtak az anatómiai kapcsolatra a nyelv és a kéreg alatti jutalmazó terület között.(Ripollés, Marco-Pallares, Hielscher, Mestres-Missé, Tempelmann, Heinze, Fornells és Noesselt, 2014)

Agyi változások a második nyelv tanulásának hatására

A második nyelv tanulása az agykérgi megvastagodására van leginkább hatással. Azonban az is meghatározó, hogy az ember hány évesen próbál meg egy, számára új nyelvet elsajátítani. A tanulás során az életkor és az agykérgi változások pozitív korrelációt mutatnak a bal oldali gyrus frontalis inferior területén. Ezzel ellentétben a jobb oldali gyrus frontalis inferioron negatív korreláció figyelhető meg.

Egy MRI vizsgálat segítségével végzett kutatás során a fent említett változásokat vizsgálták több csoporton. Összesen 88 alanyt vizsgáltak, akik közül 22-en egy nyelvet beszéltek és 66-an kétnyelvűek voltak. A két nyelvet beszélőket további kis csoportokra osztották az alapján, hogy mikor tanulták a második nyelvet. Az egyik csoportba azok az emberek tartoztak, akik már gyermekkorukban két nyelvet tanultak. A másik két csoportot pedig azok alkották, akik az idegen nyelvet fiatal illetve idősebb korban sajátították el. A tanulmány azt mutatja, hogy ha az alany a két nyelvet egyidejűleg tanulja, akkor az agy nem mutat jelentős változást. Hat éves kor alatt mindkét hemisphere fejlődik a két nyelv esetén. Ezzel ellentétben a második nyelv tanulása a natív nyelv után módosítja az agyi struktúrákat. Továbbá fiatalkorban, hat éves kor felett a második nyelv a bal felső, frontális kéreg még nagyobb mértékű megvastagodását eredményezi. (Klein, Mok, Chen és Watkins, 2013)

Mechelli és munkatársainak tanulmánya

Mechelli és mtsai (2004) vizsgálatában két csoportra osztották az önkénteseket. Az egyik csoportba az ún. "korai kétnyelvűek" tartoztak, akik már öt éves koruk előtt elkezdtek tanulni egy európai, idegen nyelvet. A másik csoportot a "késői kétnyelvűek" alkották, akik 10-15 éves korukban kezdték el az idegen nyelv elsajátítását. Általánosságban elmondható, hogy a két vagy több nyelvet beszélők a bal oldali lobus parietalis inferiorban (IPL) nagyobb szürkeállomány denzitást mutatnak szemben azokkal, akik az anyanyelvükön kívül nem beszélnek másik nyelven. Ez a hatás azonban kifejezettebb azon személyek esetében, akik már kiskorukban kapcsolatba kerültek az idegen nyelvvel.(Li, Legault és Litcofsky,2014)

A szürkeállomány denzitásának kiterjedése: fokozott denzitás terjedelme pozitív összefüggést mutat az idegen nyelvet tanuló személy nyelvi készségével

Mohades és munkatársainak tanulmánya

Azonkívül, hogy a szürkeállomány denzitása változik az idegennyelv elsajátítása során, az egy- illetve kétnyelűek fehérállományának integritása között is mutatkozik különbség. Mohades és munkatársai (2012) a bal féltekében vizsgálták a fehérállomány integritását, illetve a corpus callosumban. A vizsgálatban résztvevő gyermekeket két csoportba osztották. Az egyik csoportot olyan gyermekek alkottak, akik kétnyelvű környezetben nevelkedtek. A kutatás végeztével az anizotrópia mértékét jellemző változóról tettek megállapítást. Ez a változó, amelyet frakcionális anizotrópiának neveznek a strukturális rendezetlenség mértékét kvantitatív módon határozza meg.A vizsgálatok eredményeként leírták, hogy a kétnyelvű gyermekek esetében a bal fasciculus occipitofrontalis inferior területén nagyobb frakcionális anizotrópia érték volt mérhető szemben a hasonló egynyelvű gyermekeknél mért értékekkel.(Li, Legault és Litcofsky, 2014)

A rövid idő alatt elsajátított idegen nyelv hatásai

A rövidtávú, de annál intenzívebb idegen nyelv tanulása is eredményez struktúrális változásokat az agyban. Az alábbiakban olyan kutatások kerülnek bemutatásra, melyekben különböző képalkotó eljárásokkal vizsgálták ezeket a hatásokat.

Svéd kutatás eredményei

Martenson és mtsai (2012) által végzett vizsgálatban összesen 31 fő vett részt. A kísérleti csoportot 6 nő és 8 férfi alkotta, akik mindannyian a Sweidish Armed Forces Intelligence and Security Centerdiákjai voltak. A csoport tagjai közül 2 fő oroszul, 4 fő arabul, 8 fő pedig dari nyelvet tanult intenzíven a vizsgálat során. Az adott nyelvből egyikük sem rendelkezett semmilyen előismerettel. A kontroll csoportot orvostanhallgatók és kognitív-tudomány szakos hallgatók alkották. (Umea University hallgatói Svédországban) Összesen 17 fő alkotja a kontroll csoportot, ebből 7 férfi és 10 nő. A kísérleti csoport tagjai az adott nyelvet folyamatosan nagy intenzitással tanulják 10 hónapon keresztül. Az önkéntesek az intenzav nyelvtanulés során heti 300-500 új szóval találkoznak. MRI (Magnetic Resonance Imaging) készülék segítségével vizsgálták a résztvevők agyi változásait. A nyelvtanulás megkezdése előtt és a 10 hónapos intenzív tanulás után is készítettek MRI félvételeket. A kutatás eredményeként megállapították, hogy szemben a kontroll csoporttal, a kísérleti csoportnál jelentős kérgi megvastagodás figyelhető meg. A bal félteke 3 régiójában észlelhetőek leginkább a változások:gyrus frontalis medius,gyrus frontalis inferior ésgyrus temporalis superior.

Amerikai kutatás eredményei

Schlegel és mtsai(2012) vizsgálataiban amerikai főiskolás hallgatók vettek részt. Összesen 11 fő tanult intenzíven kínaiul kilenc hónapon keresztül. Ez idő alatt a résztvevők havonta estek át diffúziós tenzor képalkotási (DTI) vizsgálaton. DTI segítségével lehetővé válik az agy vízmolekuláinak és azok környezetének tanulmányozása mikroszkópikus szinten. Egy számítógépes képfeldolgozó módszer képes 3D-s rostrendszerként ábrázolni a nagy, fehérállományi pályákat a DTI adatok alapján.

A vizsgálat eredményeként leírták, hogy a kínai nyelvet tanulók esetében a frakcionális anizotrópia érték magasabb volt, mint a kontroll csoportnál. A kontroll csoport tagjai nem tanultak kínaiul ebben az időszakban.

Japán kutatás eredményei

Hosoda és mtsai (2013) vizsgálatában japán anyanyelvű fiatalok vettek részt, akik egy tizenhat hetes kurzus során angolul tanultak. Ez idő alatt a kísérleti csoport tagjainak folyamatosan fejlesztették a szókincsét, míg a kontroll csoport tagjai nem részesültek szókincs fejlesztésben. A tréninget követő vizsgálatok során megállapították, hogy a kísérleti csoport tagjainál fokozódott a szürkeállomány denzitása és a jobb oldali gyrus frontalis inferior pars apercularis fehérállományának denzitása is. Ezt a vizsgálatot megismételték egy évvel később. Az eredmények szerint azok a személyek, akik a tréning befejezése után nem foglalkoztak a nyelvvel, a szürkeállomány denzitása a vizsgálatok előtti állapotába tért vissza. Ezzel ellentétben azoknál, akik folyamatosan fejlesztették tovább a szókincsüket, az elmúlt év során, további denzitás növekedés volt megfigyelhető.

Összehasonlítás más fajokkal

Hasonlóság az énekesmadaraknál

Eredmények bizonyítják, hogy a döntő nyelvi képesség- vagyis az összefüggés az új szó és jelentése között- is a kéreg alatti (subcorticalis) hálózaton alapul, amelyeknek jelentős szerepük van a rendszeres viselkedési adaptációban. A kommunikáció néhány formája más fajokban például az énekesmadarakban úgy tűnik specifikusan kötődik a mesolimbikus dopaminerg rendszer jutalmazó jeleihez. Ráadásul az énekesmadarak striatalis magja (X terület) hasonlít az emberek bazális ganglionjához, ami fontos szerepet tölt be az énektanulásban a fiatal és felnőtt madarakban egyaránt. Az X területen FoxP2 szintjének emelkedése figyelhető meg a tanulás periódusai alatt. A FoxP2 egy gén, ami az emberekben a nyelvhez és a beszédhez társítható. Ily módon amíg az énekesmadarak ösztönösen tanulnak énekelni, addig az emberek a nyelvet sajátítják el. (Ripollés, Marco-Pallares, Hielscher, Mestres-Missé, Tempelmann, Heinze, Fornells és Noesselt, 2014)

Neurobiológiai összehasonlítás főemlősökkel

Az emberi agy nagyobb corticalis minicolumn-okkal rendelkezik, mind a Broca-, mind pedig a Wernicke mezőben a többi főemlősökhöz viszonyítva. (Rilling, 2014)

Az összehasonlító vizsgálatot, melyet fMRI segítségével hajtottak végre, embereken illetve makákó majmokon végezték. A kutatás során különböző humán kifejezéseket és a makákó fajra jellemző hívó hangokat játszottak le. Megállapításra került, hogy az ember és a makákó majmok esetében is megfigyelhető volt aktiváció a sulcus lateralis és a gyrus sulcus temporalis területén. Azonban a sulcus temporalis superior csak az embereknél mutatott aktivációt, amikor a vizsgálatban résztvevő önkénteseknek érthető kifejezéseket játszottak le. A makákók esetében a sulcus temporalis superior nem mutatott aktivációt a fajra jellemző hangok lejátszásakor.(Joly, Pallier, Ramus, Pressnitzer, Vanduffel és Orban, 2012)

Az idegrendszeri működésünk egyik lenyűgöző képessége a plaszticitás. Ez a formálhatóság lehetővé teszi bizonyos reakciók felépülését, leépülését vagy fenntartását, aminek jelentős szerepe van a tanulás folyamataiban is. A változások az élőlényt érő környezeti hatásoktól függenek.
A nyelv átszövi egész életünket. A szülők számára emlékezetes pillanat, amikor gyermekük kimondja első szavait, nyelvbotlásaikból pedig humoros anekdoták születhetnek. Minden korosztály számára adott a lehetőség egy idegen nyelv elsajátítására, egészen az óvodáskori játékos nyelvtanulástól a senior nyelvtanfolyamokig.
A nyelvtanulás, nyelvtani szabályok és szavak elsajátítása mellett lehetőséget teremt számunkra, hogy megismerjünk különböző kultúrákat és ezáltal kitárul előttünk a világ. Miközben talán nem is sejtjük, hogy milyen bámulatos folyamatok zajlanak le az egyik legcsodálatosabb szervünkben, az agyban.

Források

Hajdu, F. : Vezérfonal a neuroanatómiához; 3. kiadás. Semmelweis Kiadó (Budapest, 2004)

Péczely, P.; Réz, G.; Zboray, G. : Összehasonlító anatómiai praktikum II.. ELTE Eötvös Kiadó (Budapest, 2012)

Zboray, G.: Összehasonlító anatómiai előadások X. Az idegrendszer. ELTE Eötvös Kiadó (1996)

Csoknya, M.; Hámori, J.: Az idegrendszer összehasonlító morfológiája. Dialóg Campus Kiadó (Budapest-Pécs, 1998)

Fonyó, A.; Kollai, M.: Az orvosi élettan tankönyve. Medicina Könyzkiadó ZRT (Budapest, 2011)

Kovács, Á. M. (2015): Cognitive adaptations induced by a multi-language input in early development. Current Opinion I Neurobiology 2015, 3580-86 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26210373

Ripollés, P.; Marco-Pallares, J.; Hielscher, U.; Mestres-Missé, A.; Tempelmann, C.; Heinze, H.-J. ; Fornells, A. R.; Noesselt, T. (2014): The Role of Reward in Word Learning and Its Implications for Language Acquisition. Current Biology 24, 2606-2611

Martensson, J.; Eriksson, J.; Bodammer, N. C.; Lindgren, M.; Johansson, M.; Nysberg, L.; Lövdén, M. (2012): Growth of language-related brain areas after foreign language learning. Neurolmage 63 (2012) 240-244 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22750568

Li, P.; Legault, J.; Litcofsky, K. A. (2014): Neuroplasticity as a function of second language learning: Anatomical changes in the human brain. CORTEX 58 (2014) 301-324 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24996640

Fornells, A. R.; Cunillera, T.; Metrs-Missé, A.; Diego-Balaguer, R. (2009): Neurophysiological mechanisms involved in language learning in adults. Phil. Tran. R. Soc. B (2009) 364, 3711-3735 doi: 10.1098/rstb.2009.0130 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2846313/

Klein, D.; Mok, K.; Chen, J.-K.; Watkins, K. E. (2013): Age of language learning shapes brain structure: a cortical thickness study of bilingual and monolingual individuals. Brain & Language 131 (2014) 20-24 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23819901

Schlegel, A. A., Rudelson, J. J., & Tse, P. U. (2012). White matter structure changes as adults learn a second language. Journal of Cognitive Neuroscience, 24(8), 1664e1670.

Hosoda, C., Tanaka, K., Nariai, T., Honda, M., & Hanakawa, T. (2013). Dynamic neural network reorganization associated with second language vocabulary acquisition: a multimodal imaging study. Journal of Neuroscience, 33(34),13663e13672 http://www.jneurosci.org/content/33/34/13663

Joly O, Pallier C, Ramus F, Pressnitzer D, Vanduffel W, Orban GA (2012): Processing of vocalizations in humans and monkeys: a comparative fMRI study. Neuroimage 2012, 62:1376-1389

Rilling, J. K. (2014): Comparative primate neurobiology and the evolution of brain language systems. Current Opinion in Neurobiology 2014, 28:10-14 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24835547

Ábra jegyzék

https://en.wikipedia.org/wiki/Hippocampus#/media/File:Hippocampus_and_seahorse_cropped.JPG

https://en.wikipedia.org/wiki/Hippocampus#/media/File:Brainmaps-macaque-hippocampus.jpg

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gray726-Brodman-prefrontal.svg

https://en.wikipedia.org/wiki/Diffusion_MRI#/media/File:DTI-sagittal-fibers.jpg

https://hu.wikipedia.org/wiki/T%C3%BCk%C3%B6rneuron#/media/File:Makak_neonatal_imitation.png

https://en.wikipedia.org/wiki/Rhesus_macaque#/media/File:Macaca_mulatta_3.JPG

https://en.wikipedia.org/wiki/Inferior_parietal_lobule#/media/File:Gray726_inferior_parietal_lobule.png