双语经验对孤独症特质个体执行功能的影响：基于神经多样性视角

The Impact of Bilingual Experiences on Executive Function in Individuals with Autistic Traits: Based on a Neurodiversity Perspective

摘要: 双语经验如何改变我们的大脑一直是神经科学领域的重要问题。以往对典型发育双语者的神经影像学研究一致表明，双语者大脑系统发生了增强执行功能的可塑性变化。由此形成的一个假设是，双语经验引发的神经变化可能增强认知控制能力。然而，孤独症特质个体在执行功能的神经表征上存在特异性。从神经多样性理论的角度来看，双语经验对孤独症特质个体执行功能相关的神经活动的影响可能与典型发育个体有所不同。未来的研究应结合多模态神经影像技术，全面探讨不同双语经验对不同亚型孤独症特质个体执行功能发展的双语效应。此外，未来研究还应整合行为、脑功能、基因等多维度指标，采用纵向追踪设计，以揭示双语经验对孤独症特质群体在不同发展阶段执行功能的影响。

Abstract: The bilingual advantage effect has long been a significant research topic in the field of cognitive science. A substantial body of evidence suggests that bilingualism exerts a notable influence on the executive function and related neural mechanisms of typically developing individuals. One hypothesis that emerged was that neural changes induced by the bilingual experience might enhance cognitive control. However, recent studies indicate that individuals with autism traits exhibit unique behavioral and neural profiles in terms of executive function. Future research should adopt a neurodiversity perspective and employ multimodal neuroimaging techniques to comprehensively investigate the bilingual effect on the executive function development of different subtypes of individuals with autism traits and varying bilingual experiences. Additionally, future studies should integrate multidimensional measures, including behavioral, brain function, and genetic indicators, and utilize longitudinal designs to reveal the impact of bilingual experience on the executive function of individuals with autism traits across different developmental stages.

1. 引言

执行功能是一种高级的心理技能，由工作记忆、抑制控制、认知灵活性等一系列的心理活动过程组成(Johnson, 2012)。孤独症特质个体在执行功能(Executive Function)发展上存在不同于典型发育个体的表征(Chevallier et al., 2013; Han & Chan, 2017; Kercood et al., 2014; Macizo et al., 2016; Uddin, 2020; Vogan et al., 2014, 2018, 2019; Wang et al., 2017; Worsham et al., 2015; Xiao et al., 2012; Yerys et al., 2012, 2015; Yi et al., 2012)，并且这些表征可能在一定程度上引起其社会认知和社交障碍、刻板和重复的行为模式以及生活方式特别化(Benallie et al., 2021; Demetriou et al., 2018; Lai et al., 2017; Leung et al., 2016; Xie et al., 2020)。双语者的语言习得、语言熟练程度以及语言转换都与个体的执行功能发展密切相关(Kapa & Colombo, 2013; Prior & Gollan, 2011; Singh & Mishra, 2013)。研究发现，双语学习及使用有助于典型发育个体的执行功能发展(Anderson et al., 2021; Bialystok, 2017; Esposito et al., 2013; Janus & Bialystok, 2018; Jia, 2022; Li et al., 2023; Xie et al., 2021)。近年来，众多孤独症特质个体接受了二语学习成为了双语者，然而，孤独症特质群体作为“神经少数群体”，具有独特的思维方式、感知方式和学习方式，双语经验如何引起神经变化影响孤独症特质个体执行功能的发展尚不明确。在此将基于神经多样性理论，结合孤独症特质群体执行功能的独特神经表征，探讨双语效应在孤独症特质个体中的作用，以期为针对孤独症特质群体的行为训练和神经调控提供理论依据。

2. 双语经验对孤独症特质个体执行功能行为表征的影响

相较于单语孤独症特质个体，双语孤独症特质个体在执行功能发展方面存在一定的优势(Gonzalez-Barrero & Nadig, 2017; Kašćelan et al., 2019; Montgomery et al., 2022; Peristeri et al., 2020; Ratto et al., 2020; Romero et al., 2023; Sharaan et al., 2021)。Gonzalez-Barrero和Nadig (2017)研究了双语孤独症特质儿童的认知灵活性，发现他们在计算机化维度变化卡片分类任务(Dimensional Change Card Sort, DCCS)中的表现优于单语孤独症特质儿童。在工作记忆领域，Peristeri等人(2020)通过n-back范式比较了7~12岁的双语和单语孤独症特质儿童及典型发育儿童的表现，结果表明，双语孤独症特质儿童在任务准确率和反应时间上均优于单语孤独症特质儿童和典型发育单语儿童。Sharaan等人(2021)的一项研究招募了27名年龄在5~12岁的双语孤独症特质个体，这些双语者在家中或学校的每种语言暴露程度均超过20%，每种语言的主动口语表达比例也超过20%，且对每种语言的熟练程度均高于20%。研究结果表明，双语孤独症特质个体在持续注意力方面表现出明显的优势。Montgomery等人(2022)使用停止信号范式和Flanker范式评估双语对孤独症特质个体抑制控制能力的影响，发现双语接触的程度能够显著预测孤独症特质个体的任务表现，即双语接触程度越高，任务表现越好。此外，Ratto等人(2020)通过家长报告的方式调查了孤独症儿童的执行功能和社交能力，结果发现双语孤独症儿童的父母报告他们的孩子在执行功能问题和重复刻板行为方面的困扰较少。Romero等人(2023)使用学龄儿童执行功能行为评定量表第二版(BRIEF-2)评估了单/双语孤独症儿童的执行功能，发现双语孤独症儿童的父母报告他们的孩子在抑制控制和认知灵活性方面表现更强。同样，Kašćelan等人(2019)对小学阶段儿童的孤独症特质与双语能力的关系进行了探讨，发现单语儿童的孤独症特质得分显著高于双语儿童。

这些研究表明，双语经验可能对孤独症特质个体的执行功能发展产生积极影响，尤其是在认知灵活性、抑制控制和持续注意等方面。这可能是由于双语孤独症特质个体在多任务处理和认知资源分配上更具适应性，双语经验潜在促进了神经和认知的发展。

3. 双语经验对典型发育个体执行功能神经表征的影响

在过去的几年时间里，研究者们利用多种神经影像技术已经深入探索了典型发育双语者执行功能相关的神经机制(Abutalebi et al., 2012; Anderson et al., 2021; Barac et al., 2017; Bialystok, 2017; Jia, 2022; Kwon et al., 2021; Li et al., 2023; Luo et al., 2019; Sun et al., 2019; Tao et al., 2023; Xie et al., 2021)。Barac等人(2017)采用事件相关单位(Event-related potentials, ERPs)技术探讨了单语和双语儿童在不同难度的执行功能任务中的神经机制。研究结果发现，双语儿童在高难度的Go/No-Go任务中表现出更大的P3波幅，以及更短的N2和P3潜伏期，且这些神经指标与双语儿童更优的行为表现相关，表明双语有助于提升执行功能的发展。类似地，Tao等人(2023)通过ERPs技术研究了情绪干扰条件下双语经验对执行功能的影响。研究发现，熟练双语者在执行功能任务中N1波幅显著小于非熟练双语者，这表明双语经验在有情绪干扰的情况下依然能够加速对刺激的选择与加工处理，进一步支持了双语优势的存在。

在利用MRI开展的研究中，Luo等人(2019)通过定量磁共振成像(quantitative magnetic resonance imaging, qMRI)技术探讨了双语学习对人脑微观髓鞘水平结构的影响，发现双语学习会引起个体左侧额下回的显著性微观结构变化，该区域在语言处理和执行功能中都发挥着重要作用。Abutalebi等人(2012)结合功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)技术和结构性磁共振成像(structural magnetic resonance imaging, sMRI)技术，发现双语成年人在Flanker任务中背侧前扣带回皮层的激活比单语成年人少，且这种激活与局部灰质体积呈正相关。Bialystok (2017)的fMRI研究进一步指出，双语者相比单语者在前扣带回这一负责冲突检测和解决的核心区域激活较少，但前额叶区域的激活程度更大，反映了双语者在语言任务和任务转换过程中神经资源的重新分配。Jia (2022)的fMRI研究则表明，双语熟练程度越高，双语者在与执行功能相关的右前扣带回皮层、左岛叶和左侧颞上回的激活更弱，显示出双语者在执行任务时更加高效的神经表征。Comishen和Bialystok (2021)结合fMRI技术，使用四种不同难度的n-back任务对成年单语者和双语者的工作记忆进行研究，发现双语者在完成任务时领域一般性多需求网络(The domain-general multiple demand network)的BOLD信号比单语者更强，这种神经反应与更好的行为表现相关。同样地，Anderson等人(2021)在65~80岁老年人中进行了n-back任务和fMRI的结合研究，结果表明双语者在认知要求更高的2-back任务中表现优于单语者，且前额叶区域的激活更少。该研究还发现，双语者的左颞上回和左额下回的灰质体积较大，双侧放射冠的白质完整性更高，左侧颞下回的白质密度也更大，这些大脑结构特征可能是双语者保留执行功能完整性和实现脑区间有效交流的优势所在。此外，有研究者通过原理相似的功能性近红外光谱技术(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)对比了双语儿童和单语儿童在完成DCCS任务中的大脑反应，发现双语儿童在前额叶区域的激活明显更大，且这种激活与双语能力显著相关，进一步支持了执行功能中存在双语优势(Xie et al. 2021; Li et al. 2023)。

在大脑功能连接研究中，Sun等人(2019)采用静息态功能性磁共振成像(resting-state fMRI)技术，探讨了第二语言水平对执行功能网络内部功能连接的影响。研究结果表明，与低水平双语者相比，高水平双语者在与认知灵活性相关的左侧前扣带回皮层以及与抑制控制相关的右侧额中回的静息态功能连接(resting-state functional connectivity, rSFC)较弱。而Kwon等人(2021)在一项关于儿童工作记忆的大样本全脑功能连接研究中发现，相较于单语儿童，双语儿童在完成工作记忆任务时，左侧枕叶与右侧皮层下区域的功能连接更强。此外，在静息态下，双语儿童的前额叶与枕叶之间的功能连接明显更强，表明参与执行功能的大脑区域和负责语言加工的脑区之间的连接更强。

这些发现揭示了执行控制功能的大脑区域与语言控制相关区域之间的显著重叠。因此，学习和使用双语的过程实际上也是对执行功能的强化过程。在执行功能任务的评估中，双语个体相较于单语个体表现出较少的脑区激活，展示出了显著的双语效应。但是，双语效应在多元神经类型的表征可能存在异质性。

4. 孤独症特质个体执行功能的神经特异性

4.1. 孤独症特质个体在抑制控制任务中的特异性神经表征

许多研究试图揭示孤独症特质个体在完成抑制控制任务时的神经机制，并比较他们与典型发育个体的神经表征异同(Goldberg et al., 2011; Han & Chan, 2017; Kana et al., 2007; Schmitz et al., 2006; Xiao et al., 2012; Zhang et al., 2020)。Goldberg等人(2011)通过fMRI技术研究了孤独症特质儿童和典型发育儿童在执行Go/No-Go任务时的神经差异，发现孤独症特质儿童在错误抑制反应过程中前额叶内侧皮质、左侧颞上回以及右侧岛叶的血氧水平依赖功能磁共振成像(BOLD-fMRI)信号显著增加。Schmitz等人(2006)在一项fMRI研究中发现，孤独症特质成人在执行反应抑制任务时，左侧额下回和眼眶皮层的激活显著增强，同时在进行干扰控制任务时，左侧岛叶也表现出额外的激活。Xiao等人(2012)利用fNIRS技术发现，高功能孤独症特质个体在Go/No-Go任务中的右侧前额叶皮层激活则较少。有学者通过fMRI研究了高功能孤独症特质成人在简单和复杂的反应抑制任务中的神经表征，结果显示孤独症特质个体在前扣带皮层和前岛叶的激活低于典型发育个体，但在复杂任务中其前运动区表现出额外激活，另外，在与抑制控制相关的前扣带皮层网络和右侧额顶叶网络的同步协调性方面，孤独症特质个体的网络间同步协调性程度也更低(Kana et al., 2007)。Han和Chan (2017)通过脑电图(electroencephalography, EEG)的θ相干性测量发现，高功能孤独症特质个体在执行计划、注意、抑制控制、记忆时，在额顶叶以及后部大脑区域之间有着更大的θ相干性，这种异常的神经连接与执行功能缺陷的严重程度密切相关。Zhang等人(2020)对33项孤独症执行功能的fMRI研究进行元分析后发现，孤独症个体在左顶下小叶和左额下回的激活异常贯穿整个发育阶段，可能是导致孤独症群体在抑制控制任务中表现不佳的关键因素。

总结既往研究可以发现，孤独症特质个体在抑制控制任务中展现出神经表征的显著差异。这种差异可能源于孤独症特质群体的异质性，即该群体内部存在不同的亚型，不同亚型的孤独症特质个体在行为和神经表征上表现出不同程度的变异。这一发现提示，在研究孤独症特质个体的抑制控制机制时，需要充分考虑个体间的差异，以便更准确地理解其神经机制及其对行为表现的影响，揭示了孤独症特质个体在抑制控制上的特殊表现。

4.2. 孤独症特质个体在认知灵活性任务中的特异性神经表征

孤独症特质个体在与认知灵活性相关的神经机制上具有特异性(Schmitz et al., 2006; Shafritz et al., 2008; Yerys et al., 2015; Uddin, 2020)。Schmitz等人(2006)使用fMRI技术比较了孤独症特质成人与典型发育成人在执行转换任务(Switch Task)时的大脑激活模式。研究结果显示，与典型发育个体相比，孤独症特质个体在与认知灵活性转换相关的顶叶区域表现出额外的显著性激活。Shafritz等人(2008)通过fMRI技术研究了高功能孤独症特质成人和典型发育成人的认知定势神经表征，发现孤独症特质个体在完成目标检测任务时，额叶、纹状体和顶叶区域的激活水平降低，且重复刻板行为的严重程度与前扣带回和后顶叶区域的激活呈负相关。此外，Yerys等人(2015)改进了认知灵活性研究中的类别转换范式，降低了任务难度，并结合fMRI技术探讨了孤独症特质个体的神经激活模式。研究表明，在完成任务过程中，孤独症特质个体相较于典型发育组在右颞中回的激活较少，而在扣带回中部/额上回、左额中回和右额下回则显示出更多的激活。Uddin (2020)对孤独症特质青少年的认知灵活性研究进行了综述，提出认知灵活性涉及的神经网络主要包括额顶叶外侧网络和扣带回中部-岛叶网络，这些网络覆盖了广泛的大脑区域，涉及额下回连接区、腹外侧前额叶皮层、背侧前岛叶、背外侧前额叶皮层、背前扣带回皮层和顶上小叶。

综上所述，孤独症特质个体在认知灵活性方面的神经表征与典型发育个体存在显著差异。当任务对灵活转换能力的要求较低时，孤独症特质个体尽管能够在行为表现上接近典型发育个体，但往往需要通过激活更多的脑区来弥补潜在的神经效率不足；而在对认知灵活性要求更高的任务中，孤独症特质个体的行为表现则显著逊色于典型发育个体，这可能与认知灵活性相关的神经通路超负荷运作有关，表现为相关脑区的激活减少。这种神经激活模式的变化表明，孤独症特质个体在应对不同认知任务时，可能通过额外的神经资源调动来维持任务的执行。这种大脑区域的特异性激活可以视为孤独症特质群体的一种适应性策略，反映了其神经系统的特异性。这一现象为理解孤独症个体在高认知负荷任务中的表现提供了新的视角。

4.3. 孤独症特质个体在工作记忆中的特异性神经表征

在神经影像学领域，针对孤独症特质个体的言语工作记忆的研究相对较少。Vogan等人(2018)采用fMRI开展了一项研究，发现孤独症特质儿童在言语信息增加的情况下，与典型发育儿童相比，并未表现出额叶和顶叶区域的额外激活。相反，孤独症特质组儿童在默认模式网络(Default Mode Network, DMN)中的激活显著减少。研究者推测，这种大脑功能网络的激活异常，可能是孤独症特质个体在言语工作记忆任务中遇到困难的原因之一。这一发现表明，孤独症特质个体在处理复杂言语信息时，尤其是在需要整合和处理大量言语信息的情境中，可能未能有效调动关键的工作记忆相关脑区，这可能进一步影响他们的言语工作记忆表现。这为理解孤独症特质个体在工作记忆任务中的神经基础提供了新的线索，也表明大脑网络的功能失调可能是引起其认知表现差异的原因。

近年来，针对孤独症特质个体视空间工作记忆的神经机制进行了深入的研究(Koshino et al., 2005; Luna et al., 2002; Silk et al., 2006; Vogan et al., 2014, 2019)。Luna等人(2002)使用眼动任务评估孤独症特质成人的视空间工作记忆，发现其在任务中的表现存在显著困难，且背外侧前额叶皮层和后扣带回皮层的激活减少。值得注意的是，通常认为与工作记忆密切相关的前扣带回皮层并未表现出明显的激活差异。Koshino等人(2005)的研究进一步表明，孤独症特质组与控制组的大脑激活模式存在显著差异：控制组在左侧顶叶区域的激活更为显著，而孤独症特质组的前额叶和顶叶区域则表现出更多的右侧化激活，且孤独症特质组在大脑后部区域(包括颞下区和枕叶区)也显示出更多激活。Silk等人(2006)在对青少年进行的视空间工作记忆研究中，采用了心理旋转任务，结果发现孤独症特质组和控制组在行为表现上相似，但孤独症特质组在前扣带回皮层、背外侧前额叶皮层(DLPFC)和尾状核的激活显著减少，而顶叶皮层的激活则与控制组无显著差异。Vogan等人(2014)使用fMRI技术，通过不同难度的n-back任务比较了孤独症特质儿童与典型发育儿童的工作记忆及大脑激活模式，结果表明，随着任务难度的增加，典型发育组的额叶和顶叶激活增强，且后扣带回和内侧前额叶的激活减少。然而，孤独症特质组主要在大脑后部区域表现出激活增加，后扣带回和内侧前额叶的激活则显著减少。此外，Vogan等人(2019)的一项关于孤独症儿童视空间工作记忆功能发展变化的研究表明，孤独症特质儿童在额叶、顶叶、枕叶以及右侧梭状回的激活水平低于典型发育儿童，且随着年龄增长，这种激活差距不断扩大。此外，孤独症特质组在默认模式网络(DMN)中的双侧腹内侧前额叶皮层和右侧海马旁回表现出更大的负激活。Vogan等人(2019)指出，孤独症特质个体工作记忆困难的一个可能原因是额叶和顶叶等关键脑区的发育滞后，导致他们在任务完成时更多依赖与视觉和低级加工相关的脑后部区域。因此，在难度较高的任务中，孤独症特质个体的工作记忆表现会显著弱于典型发育的同龄人，表现出工作记忆困难。

总结来看，在执行功能任务中，孤独症特质个体的神经激活与典型发育个体存在差异。具体而言，孤独症特质个体在完成简单的执行功能任务时，表现出相较于典型发育个体更多的额外脑区激活。这种大脑激活的增加可能代表了孤独症特质个体在执行功能任务中基于其神经系统特异性所进行的适应性发展。另一方面，在完成难度较高的执行功能任务时，孤独症特质个体在与执行功能相关的关键脑区(如额叶和顶叶)的激活相较于典型发育者显著较少。这些脑区通常与高级认知加工相关，孤独症特质个体的激活较少可能反映了大脑发育的延迟或变异。同时，孤独症特质个体在视觉和低级加工相关的大脑区域可能表现出额外的激活，提示他们可能更多依赖这些区域来完成任务。这种与典型发育个体不同的神经表征正是孤独症特质群体神经特异性的体现。为了尽可能达到与典型发育个体相似的任务表现，孤独症特质个体可能需要通过激活额外的大脑区域进行适应，特别是在高执行功能需求的任务中。这种神经激活模式的差异可以为深入理解孤独症特质个体在执行功能任务中所展示出的特异性提供更加全面的神经机制解释。

5. 小结与展望

从神经多样性视角出发，双语经验被认为对孤独症特质个体的执行功能产生独特影响。双语孤独症特质个体在处理复杂信息、任务切换和抑制不相关信息方面展现出与典型发育个体不同的加工效果，这种差异性可能源于孤独症特质个体独特的执行功能神经机制。双语环境中的频繁认知负荷和语言选择，为孤独症特质个体提供了一个独特的认知训练平台，有助于提升其执行功能的表现，还可能促进其神经网络的灵活性与适应性发展。

孤独症特质个体的特异性虽然在一定程度上使他们较难融入典型发育群体的教育、工作和生活环境，但这一特异性实际上是人类进化过程中产生的自然变异，是人类群体适应性发展的一部分(Andreou & Skrimpa, 2022; den Houting, 2019; Masataka, 2017; Silberman, 2017)。我国历来倡导以人为本，高度重视孤独症特质个体的发展。在当前大力推行的融合教育中，必须摒弃仅从典型发育个体的角度理解和解释孤独症特质个体认知与行为的固有思维定式，转而从神经多样性的视角出发，尊重并重视孤独症特质个体的认知特异性。教育实施过程中应结合孤独症特质个体的神经发育特点，制定相应的引导和培养策略，以最大化发挥他们的个体优势。在这一背景下，进一步研究孤独症特质个体在执行功能方面的双语效应显得尤为重要。双语经验对孤独症特质个体的执行功能的潜在影响，不仅为理解其认知发展的多样性提供了重要线索，还为融合教育中的个性化支持提供了依据。

基金项目

山东省高等学校“青创团队计划”团队(2022RW019)。

NOTES

^*通讯作者。