언어 습득 및 처리 과정

행동주의 이론은 스키너와 같은 심리학자들에 의해 주창된 이론으로, 언어 습득을 다른 모든 행동과 마찬가지로 조작적 조건형성의 결과로 설명한다. 이 관점에서는 언어가 타고난 능력이 아니라 환경적 자극과 강화에 의해 학습된다고 본다. 아동은 주변에서 들은 언어를 모방하고, 올바르게 사용했을 때 주변 성인들로부터 칭찬이나 관심과 같은 긍정적 강화를 받음으로써 언어를 습득한다는 것이다. 예를 들어, 아동이 '엄마'라는 단어를 발음하면 엄마가 기뻐하고 반응하는 것이 강화제 역할을 하여 해당 발화가 증가한다.

이 이론에 따르면, 언어 습득의 핵심 메커니즘은 모방, 강화, 연습이다. 아동은 성인의 발화를 듣고 모방하며, 문법적으로 올바른 문장을 생성했을 때 강화를 받고, 그렇지 않은 경우에는 수정되거나 무시당함으로써 점차 올바른 언어 규칙을 내재화한다. 따라서 언어 발달은 외부 환경의 피드백에 의존하는 점진적인 과정으로 간주된다.

그러나 행동주의 이론은 언어 습득의 복잡성을 완전히 설명하지 못한다는 비판을 받는다. 아동이 이전에 들어본 적 없는 무한한 새 문장을 생성할 수 있는 능력(생성 문법)이나, 모든 아동이 보편적으로 거치는 언어 발달 단계, 그리고 문법적 오류를 교정하는 강화가 실제로는 드물게 발생한다는 점은 행동주의의 설명으로는 충분히 설명하기 어렵다. 이러한 한계점은 이후 생득주의 이론이 대두되는 계기가 되었다.

생득주의 이론은 인간이 언어를 습득할 수 있는 선천적이고 생물학적인 능력을 가지고 태어난다는 관점을 제시한다. 이 이론의 가장 대표적인 학자는 노엄 촘스키이다. 그는 인간의 뇌에는 보편 문법이라는 선천적인 언어 지식 체계가 내장되어 있으며, 이로 인해 제한된 언어 입력만으로도 복잡한 문법 규칙을 빠르게 습득할 수 있다고 주장했다[2]. 이는 행동주의 이론이 설명하기 어려운 언어 습득의 속도와 창의성을 설명하려는 시도였다.

생득주의 이론의 핵심 개념 중 하나는 언어 습득 장치이다. 이는 인간에게만 존재하는 특수한 인지 기제로, 주변 환경에서 들리는 언어 자료를 분석하여 해당 언어의 특정 문법을 구성하는 역할을 한다고 가정한다. 따라서 모든 인간은 언어를 배우는 보편적인 잠재력을 지니며, 이는 문화나 환경에 관계없이 나타나는 현상이다.

이 이론은 또한 결정적 시기 가설과 연결되어 논의되곤 한다. 이 가설에 따르면 언어 습득에 가장 민감한 생물학적 시기가 존재하며, 이 시기를 지나면 완전한 언어 능력을 습득하기 어려워진다. 예를 들어, 특정 뇌 손상 후 언어 회복이나 제2언어 습득의 난이도는 이러한 결정적 시기의 존재를 지지하는 증거로 여겨진다.

생득주의 이론은 언어 발달의 보편적 패턴을 강력하게 설명하지만, 사회적 상호작용의 역할을 상대적으로 간과했다는 비판을 받기도 한다. 이후 등장한 상호작용주의 이론은 이러한 선천적 능력과 환경적 요인의 상호작용을 더욱 강조하게 된다.

상호작용주의 이론은 언어 습득이 생득주의 이론이 주장하는 선천적 능력과 행동주의 이론이 강조하는 환경적 요인의 상호작용을 통해 이루어진다고 보는 관점이다. 이 이론은 언어 발달이 사회적, 인지적, 언어적 요소들이 복합적으로 영향을 미치는 과정이라고 설명한다. 주요 학자로는 레프 비고츠키, 제롬 브루너, 마이클 토마셀로 등이 있다.

비고츠키는 근접 발달 영역 개념을 제시하며, 아동이 더 유능한 타인(예: 부모, 교사)과의 사회적 상호작용을 통해 언어 능력을 확장해 나간다고 보았다. 브루너는 언어 습득을 지원하는 사회적 상호작용 체계인 언어 획득 지원 체계의 중요성을 강조했다. 이는 성인이 아동과의 대화에서 문법을 단순화하거나 의미를 명확히 하는 등의 방식으로 언어 입력을 조정하는 것을 포함한다.

상호작용주의 이론은 다음과 같은 핵심 주장을 담고 있다.

* 언어 습득은 타고난 언어 습득 장치만으로 설명될 수 없으며, 사회적 맥락이 필수적이다.

* 아동은 주변 사람들과의 의사소통 욕구에서 비롯된 실제 상호작용을 통해 언어 규칙을 발견하고 내재화한다.

* 언어 발달은 일반적인 인지 발달과 밀접하게 연결되어 있으며, 상징 조작 능력, 주의 공유, 의도 읽기 등의 인지 능력이 언어 습득의 토대를 제공한다.

최근 연구는 공동 주의, 모방 학습, 의도 추론과 같은 사회인지적 능력이 언어 습득의 초기 단계에서 핵심적인 역할을 한다는 점을 지지한다. 예를 들어, 아동과 보호자가 어떤 사물이나 사건을 함께 바라보는 상호작용이 단어 의미를 매핑하는 데 결정적인 도움을 준다. 따라서 이 이론은 언어가 본질적으로 사회적 의사소통을 위한 도구로서 발달한다는 점을 강조한다.

음운 처리(phonological processing)는 청각적 언어 입력을 단어로 인식하기 위해 소리의 패턴을 분석하고 조작하는 인지 과정이다. 이는 말소리의 가장 작은 단위인 음소를 식별, 구분, 결합하는 능력을 포함하며, 언어 이해와 생산의 초기 단계에서 핵심적인 역할을 한다.

음운 처리에는 주로 세 가지 하위 요소가 있다. 첫째는 음운 인식(phonological awareness)으로, 말의 소리 구조를 의식적으로 다루는 능력이다. 예를 들어, 단어를 구성하는 개별 음소를 분리하거나 합치는 작업[3], 혹은 단어의 첫소리나 끝소리를 식별하는 것이 이에 해당한다. 둘째는 음운 작업 기억(phonological working memory)으로, 소리 정보를 짧은 시간 동안 머릿속에 유지하고 조작하는 능력이다. 이는 특히 새로운 단어를 배우거나 긴 문장을 이해할 때 중요하다. 셋째는 음운 부호화(phonological encoding) 및 인출 능력으로, 단어의 소리 형태를 장기 기억에서 빠르고 정확하게 찾아내는 과정을 말한다.

이러한 처리 과정은 읽기 발달과 밀접한 연관이 있다. 음운 인식 능력, 특히 음소 조작 능력은 문해력 습득의 강력한 예측 변수로 알려져 있다. 음운 처리에 어려움을 겪는 경우, 단어 해독이 느리거나 부정확해져 난독증과 같은 학습 장애로 이어질 수 있다. 처리 속도와 정확성은 개인차가 있으며, 일반적으로 아동기 동안 발달한다.

음운 처리는 대부분 자동적이고 무의식적으로 이루어지지만, 새로운 단어를 학습하거나 소음이 많은 환경에서 말을 이해할 때는 더 많은 인지 자원을 투입하게 된다.

통사 처리란 단어들을 문법적으로 올바른 순서로 배열하여 문장을 구성하는 과정을 말한다. 이 과정은 단순히 단어를 나열하는 것을 넘어, 단어들 사이의 구조적 관계와 문법적 규칙을 적용하는 것을 포함한다. 통사 처리는 언어 이해와 생산 모두에서 핵심적인 역할을 한다.

통사 처리는 구문론적 규칙에 따라 이루어진다. 예를 들어, 한국어에서는 "주어-목적어-서술어"(SOV)의 기본 어순을 따르지만, 다양한 조사와 어미를 통해 문법적 관계를 표시한다. 처리 과정에서는 단어의 품사 정보와 결합 가능성을 신속히 분석하여 문장의 심층 구조와 표층 구조를 도출한다. 이 과정에서 구문 분석은 종종 정지 분석과 같은 전략을 사용하여 문장 성분의 경계를 실시간으로 판단한다.

통사 처리의 복잡성은 정원 경로 문장과 같은 모호한 문장에서 잘 드러난다. 예를 들어, "사장님이 부장님을 만나러 오신 직원을 칭찬했다"와 같은 문장은 초기에는 잘못된 구문 구조로 해석될 가능성이 높다[4]. 청자나 독자는 문장이 끝날 때까지 정보를 유지하며 초기 분석을 수정하는 과정을 거친다. 이는 통사 처리가 고정된 규칙 적용이 아닌, 맥락과 의미 정보와의 상호작용을 통해 이루어지는 동적 과정임을 보여준다.

통사 처리 능력은 언어 습득 과정에서 발달한다. 영아는 먼저 단일 낱말을 사용하다가, 두 낱말 조합 단계를 거쳐 점차 복잡한 문법 구조를 습득한다. 생득주의 이론에 따르면 인간은 보편 문법이라는 선천적 통사 지식을 바탕으로 특정 언어의 규칙을 빠르게 귀납한다. 반면, 상호작용주의 이론은 언어 입력과 인지 발달, 사회적 상호작용이 통사 지식 형성에 함께 기여한다고 본다.

의미 처리는 언어의 의미를 이해하고 생성하는 인지 과정을 가리킨다. 이 과정은 단어 수준의 의미인 어휘 의미와 문장 및 담화 수준의 의미인 구문 의미를 통합하여 화자의 의도를 파악하는 것을 목표로 한다.

의미 처리의 핵심은 의미론적 지식과 실용론적 지식을 활용하는 것이다. 어휘 의미 처리에서는 단어의 의미가 심성 어휘집에서 활성화되고, 문맥에 따라 적절한 의미가 선택된다. 예를 들어, '차가운'이라는 단어는 '차가운 날씨'에서는 온도를, '차가운 태도'에서는 감정을 지시한다. 문장 수준에서는 통사론적 구조와 단어 의미가 결합되어 문장의 문자적 의미가 도출된다. 이후 담화나 상황 맥락을 고려한 실용론적 추론을 통해 화자의 실제 의도나 함축적 의미가 해석된다[5].

의미 처리는 종종 하향식 처리와 상향식 처리가 동시에 작용한다. 하향식 처리는 이미 알고 있는 지식, 맥락, 예상이 의미 해석에 영향을 미치는 방식을 말한다. 반면 상향식 처리는 들어오는 언어 자극(음성이나 문자) 자체로부터 의미를 구성해 나가는 과정이다. 이 두 과정은 상호작용하며, 때로는 모호한 문장의 의미를 신속하게 해결하는 데 기여한다. 의미 처리의 효율성과 정확성은 개인의 언어 능력, 배경 지식, 그리고 작업 기억과 같은 일반 인지 능력에 영향을 받는다.

영아기 언어 발달은 생후 첫 2년 동안 일어나는 놀라운 변화의 과정이다. 이 시기의 발달은 음운, 통사, 의미 등 언어의 여러 측면이 급속하게 성장하는 특징을 보인다. 영아는 청각적 자극에 민감하게 반응하며, 주변의 언어 환경을 통해 점차적으로 언어 체계를 구축해 나간다.

발달은 일련의 예측 가능한 단계를 거쳐 진행된다. 생후 약 2개월까지는 울음과 같은 반사적 발성이 주를 이루다가, 2-4개월경에는 옹알이 단계에 들어간다. 이 시기의 영아는 '구구', '가가'와 같은 모음과 자음을 결합한 소리를 내며 즐거워한다. 약 6개월부터는 철자법이 시작되어, '맘마', '따따'와 같은 반복적 음절을 생성한다. 이는 특정 언어의 음운 체계에 맞는 소리 연습 단계로 볼 수 있다.

의미 이해와 표현 측면에서는 언어 이해가 언어 표현보다 항상 앞선다. 생후 8-10개월경에는 자신의 이름이나 '안녕', '빠빠'와 같은 친숙한 단어에 반응하기 시작한다. 첫 낱말은 보통 생후 12개월 전후로 나타나며, 대부분 주변 사물이나 중요한 인물을 지칭한다. 이후 18개월 즈음에는 단어 폭발 현상이 일어나 어휘량이 급격히 증가하고, 두 낱말을 결합한 '엄마 차', '멍멍 왔다'와 같은 두 낱말 문장을 사용하기 시작한다.

이 시기 발달에 영향을 미치는 주요 요인은 다음과 같다.

이러한 과정을 통해 영아는 생후 24개월이 되면 수백 개의 단어를 이해하고, 간단한 문장을 구사하며, 기본적인 의사소통을 가능하게 하는 언어의 토대를 마련한다.

아동기 언어 발달은 일반적으로 영아기 언어 발달 이후인 약 2세부터 청소년기 이전까지의 시기에 해당한다. 이 시기에는 어휘량이 폭발적으로 증가하고, 문법 구조가 복잡해지며, 언어를 사회적 맥락에서 적절히 사용하는 화용론적 능력이 발달한다. 특히 통사와 형태론 측면에서 성인과 유사한 수준의 언어 능력을 갖추게 된다.

초기 아동기(2-4세)에는 단어 조합이 활발히 이루어지며, 평균 발화 길이가 길어진다. "엄마가 나한테 책을 읽어줬어"와 같은 기본적인 문장 구조를 습득하고, 과거 시제나 복수형과 같은 굴절 형태소를 사용하기 시작한다. 이 시기에는 과잉 일반화 현상이 두드러지는데, 예를 들어 "잡았다"를 "잡다"의 과거형으로 습득한 후 "먹었다"를 적용해 "먹다"의 과거형을 "먹었다"가 아닌 "먹았다"라고 잘못 사용하는 경우가 흔히 관찰된다[7].

학령기 아동기(5-12세)에는 언어 능력이 더욱 정교화된다. 수동문, 관계절, 가정법과 같은 복잡한 문법 구조를 이해하고 사용할 수 있게 된다. 의미적 측면에서는 다의어와 은유를 이해하는 능력이 발달하며, 화용론적 측면에서는 대화 상대방의 지식 상태를 고려하여 설명의 상세함을 조절하는 등 담화 능력이 성숙한다. 읽기와 쓰기라는 새로운 언어 양식을 습득하면서 언어에 대한 메타언어 인식(언어 자체에 대한 지식과 통제력)이 크게 향상된다.

아동기 언어 발달의 주요 특징은 다음과 같이 요약할 수 있다.

이중 언어 습득은 개인이 모국어 외에 하나 이상의 추가 언어를 습득하는 과정을 가리킨다. 이는 아동기 언어 발달 단계에서 두 언어를 동시에 접하는 동시적 습득과, 모국어를 먼저 습득한 후 제2언어를 배우는 순차적 습득으로 구분된다. 동시적 습득은 일반적으로 생후 초기부터 두 언어 환경에 노출된 경우에 해당하며, 순차적 습득은 학교 교육이나 이민 등으로 인해 이후에 시작되는 경우가 많다.

이중 언어 습득의 패턴과 결과는 시작 시기, 노출 빈도, 사회적 맥락 등 여러 요인의 영향을 받는다. 예를 들어, 생득주의 이론을 주장한 노엄 촘스키의 보편 문법 가설은 모든 인간이 언어 습득 장치를 타고났으며, 이는 다중 언어 습득에도 적용될 수 있다고 본다. 반면, 상호작용주의 이론은 언어 습득이 사회적 상호작용을 통해 이루어지므로, 각 언어를 사용하는 환경과의 풍부한 상호작용이 습득의 질을 결정한다고 강조한다.

이중 언어 사용자의 인지 능력에 대한 연구는 혼재된 결과를 보여준다. 초기 연구에서는 이중 언어가 인지 발달에 부정적 영향을 미친다는 주장도 있었으나, 최근 연구는 오히려 실행 기능, 주의 전환, 문제 해결 능력 등에서 이점이 있을 수 있음을 시사한다[8]. 또한, 두 언어 체계가 서로 독립적이면서도 상호 연결되어 활성화된다는 점이 신경과학적 연구를 통해 확인되고 있다.

이중 언어 습득의 성공 여부를 예측하는 주요 요인은 다음과 같다.

브로카 영역은 좌반구 전두엽의 하부에 위치하며, 주로 언어의 산출과 통사 처리와 관련이 있다. 이 영역이 손상되면 브로카 실어증이 발생한다. 환자는 상대적으로 이해 능력은 보존되지만, 단어를 찾는 데 어려움을 겪고, 짧고 문법적으로 불완전한 문장을 산출한다. 말은 느리고 비유창하며, 기능어와 문법적 형태소를 생략하는 경향이 있다[9].

베르니케 영역은 좌반구 측두엽의 상부에 위치하며, 주로 언어의 이해와 의미 처리에 관여한다. 이 영역의 손상은 베르니케 실어증을 유발한다. 환자는 유창하게 말하지만, 내용이 빈약하고 의미 없는 단어나 조어를 포함하며, 심각한 언어 이해 장애를 보인다. 그들의 말은 종종 '언어 샐러드'로 비유되며, 청각적 이해력에 심각한 결함이 있다.

두 영역은 활꼴속이라는 신경 섬유 다발로 연결되어 있으며, 이는 언어 정보의 통합적 처리를 가능하게 한다. 활꼴속의 손상은 전도성 실어증을 일으키는데, 이는 언어 이해와 산출은 비교적 보존되지만, 말을 따라 하는 능력이 현저히 저하되는 특징을 보인다.

초기 연구는 언어 기능이 이 두 영역에 국한된다고 보았으나, 현대 신경과학 연구는 언어 처리가 더 광범위한 뇌 네트워크를 통해 이루어짐을 보여준다. 예를 들어, 기저핵, 소뇌, 대뇌피질의 다양한 영역들이 언어의 운동 계획, 처리 속도, 의미 통합 등에 기여한다.

언어 처리는 뇌의 여러 영역이 협력하여 이루어지는 복잡한 과정이다. 브로카 영역과 베르니케 영역이 핵심 역할을 하지만, 최신 연구는 기저핵, 소뇌, 대뇌피질의 다양한 영역이 통합된 네트워크를 통해 언어가 처리된다는 것을 보여준다. 예를 들어, 측두두정접합부는 단어의 의미를 통합하는 데 관여하며, 전전두피질은 문장 이해와 담화 계획에 중요한 역할을 한다[10].

신경 기제 연구는 기능적 자기공명영상(fMRI)과 뇌전도(EEG) 같은 비침습적 기술의 발전 덕분에 크게 진전되었다. 이러한 기술을 통해 언어 과제 수행 중 뇌의 어떤 부분이 활성화되는지 실시간으로 관찰할 수 있다. 연구 결과, 음운, 통사, 의미 처리와 같은 하위 과정들이 서로 다른 뇌 영역에서 부분적으로 특화되어 있지만, 매우 빠르고 동시적으로 상호작용하며 작동한다는 사실이 밝혀졌다.

언어 처리 네트워크의 효율성은 백질 경로, 특히 궁상다발과 같은 주요 신경 섬유다발의 연결성에 크게 의존한다. 이 연결 경로가 손상되면 정보 전달에 지장이 생겨 언어 이해나 산출에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 언어 기능은 특정 부위의 국소적 기능뿐만 아니라 뇌 전체에 걸친 네트워크의 원활한 연결 상태에 의해 결정된다.

발달성 언어 장애는 신경 발달상의 문제로 인해 언어 습득과 사용에 지속적인 어려움을 겪는 상태를 말한다. 이는 청력 손실, 지적 장애, 자폐 스펙트럼 장애, 또는 신경학적 손상과 같은 명확한 원인 없이 나타난다[12]. 주로 학령전기 아동에게서 진단되며, 표현 언어(말하기, 쓰기)나 수용 언어(이해하기) 또는 두 영역 모두에서 발달이 또래에 비해 현저히 지체되는 특징을 보인다.

주요 하위 유형은 표현성 언어 장애와 수용-표현 혼합 언어 장애로 구분된다. 표현성 언어 장애는 어휘량이 적고 문장이 짧으며 문법적 형태소를 생략하는 등 말로 표현하는 데 주된 어려움이 있다. 수용-표현 혼합 언어 장애는 다른 사람의 말을 이해하는 것에도 상당한 제한이 동반된다. 이러한 어려움은 학업 성취, 사회적 상호작용, 정서 발달에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.

발달성 언어 장애의 원인은 명확하게 단일화되지 않았으나, 유전적 소인과 뇌 기능의 차이가 복합적으로 작용하는 것으로 여겨진다. 가족력이 중요한 위험 요소이며, 브로카 영역 및 베르니케 영역과 관련된 신경 회로의 발달적 차이와도 연관되어 있다. 조기 발견과 중재가 예후를 개선하는 데 중요하다. 언어치료사는 개별화된 평가를 바탕으로 어휘, 문법, 담화 능력 등을 향상시키는 체계적인 중재를 제공한다.

후천성 언어 장애는 정상적으로 언어 능력을 발달시킨 후, 뇌 손상이나 질병으로 인해 언어 기능에 심각한 장애가 발생하는 것을 의미한다. 가장 대표적인 예는 뇌졸중이나 외상성 뇌 손상으로 인해 발생하는 실어증이다. 실어증은 언어의 이해, 산출, 읽기, 쓰기 등 하나 이상의 영역에서 결함을 보이며, 그 유형과 심각도는 손상된 뇌 부위와 범위에 따라 다양하게 나타난다.

주요 실어증 유형은 다음과 같이 분류된다.

후천성 언어 장애의 원인은 실어증 외에도 치매[13], 뇌종양, 감염 또는 퇴행성 뇌질환 등이 포함된다. 예를 들어, 원발진행실어증은 언어 기능의 점진적인 퇴화가 초기 주요 증상으로 나타나는 퇴행성 질환이다. 이러한 장애의 평가는 표준화된 언어 검사와 신경영상 검사를 통해 이루어지며, 치료는 언어치료를 중심으로 진행된다. 치료의 목표는 잔존 능력을 강화하고, 대체 의사소통 방법을 개발하며, 기능적 의사소통 능력을 최대한 회복시키는 데 있다.

행동 관찰 연구는 언어 습득 과정에서 아동의 실제 언어 사용을 체계적으로 관찰하고 기록하여 그 패턴과 발달 과정을 분석하는 방법이다. 이 방법은 실험실 환경보다 자연스러운 상황에서의 언어 데이터를 수집한다는 점이 특징이다.

연구자들은 주로 발화 샘플을 수집하여 분석한다. 대표적인 방법으로는 자연주의적 관찰이 있으며, 가정이나 놀이방 같은 일상 환경에서 아동과 보호자의 상호작용을 오디오나 비디오로 녹화한다. 수집된 자료는 아동이 산출하는 단어의 수와 종류(어휘 크기), 문장의 평균 길이(평균 발화 길이), 문법 형태소의 사용 정확도 등을 정량화하여 분석한다. 예를 들어, 언어 발달 단계를 확인하기 위해 특정 시점에 아동이 사용하는 명사와 동사의 비율, 또는 복잡한 문장 구조의 출현 시기를 조사한다.

또 다른 중요한 방법은 실험적 과제를 활용한 관찰이다. 이는 아동의 언어 이해 능력을 평가하기 위해 고안된다. 연구자는 그림이나 물체를 보여주고 특정 단어를 듣고 맞는 그림을 고르게 하거나(단어 지식 과제), 간단한 지시를 따르게 함으로써(지시 이해 과제) 아동의 의미 처리 및 통사 처리 능력을 간접적으로 측정한다. 이러한 과제는 아동의 수용 언어 능력이 표현 언어 능력보다 앞서는지 등을 확인하는 데 유용하다.

행동 관찰 연구는 언어 발달의 일반적인 순서와 시기를 규명하는 데 기여해왔다. 예를 들어, 대부분의 아동이 음운 발달, 일 낱말기, 두 낱말기를 거쳐 문법이 복잡해지는 과정을 거친다는 사실을 입증하는 데이터를 제공했다[14]. 그러나 이 방법은 아동의 내적 언어 지식보다는 외적으로 나타나는 행동에 의존해야 하며, 관찰자의 해석에 영향을 받을 수 있다는 한계를 지닌다.

신경과학적 연구 방법은 언어 습득과 처리 과정을 이해하기 위해 뇌의 구조와 기능을 직접적으로 측정하는 접근법을 말한다. 전통적인 행동 관찰 연구가 언어 산출과 이해의 외적 결과를 분석한다면, 신경과학적 방법은 이러한 과정을 뒷받침하는 내적 신경 메커니즘을 밝히는 데 초점을 맞춘다.

주요 연구 방법으로는 뇌파(EEG)와 사건관련전위(ERP), 기능적 자기공명영상(fMRI), 근적외선분광법(fNIRS), 경두개자기자극(TMS) 등이 있다. 각 방법은 서로 다른 시간적·공간적 해상도를 제공한다. 예를 들어, EEG/ERP는 밀리초 단위의 뇌 전기 활동 변화를 측정하여 언어 처리의 시간적 과정을 추적하는 데 유용하다. 반면, fMRI는 혈류 역학 반응을 통해 언어 과제 수행 시 활성화되는 뇌 영역의 정확한 위치를 밀리미터 단위로 보여준다. fNIRS는 유아나 어린 아동 연구에 비교적 적합한 방법으로, 움직임에 대한 제약이 적고 자연스러운 환경에서 측정이 가능하다는 장점이 있다.

이러한 방법들을 통해 연구자들은 언어 처리의 다양한 측면을 탐구한다. 예를 들어, ERP 실험에서 관찰되는 N400 성분은 의미적 부조화 처리와 관련이 있으며, P600 성분은 통사적 복잡성 처리와 연관된다[15]. fMRI 연구는 단어 의미 처리, 문법 처리, 음운 인식 등 특정 언어 기능이 브로카 영역, 베르니케 영역 등 뇌의 특정 부위와 어떻게 연결되는지를 보여준다. 또한, TMS를 이용해 특정 뇌 영역의 활동을 일시적으로 방해함으로써 해당 영역의 언어 처리에서의 필수적 역할을 입증하는 실험도 가능하다.

신경과학적 연구 방법은 언어 발달 과정에서 뇌의 가소성이 어떻게 변화하는지, 이중 언어 사용자의 뇌가 단일 언어 사용자와 어떻게 다른지, 그리고 실어증과 같은 언어 장애의 신경학적 기초는 무엇인지에 대한 중요한 통찰을 제공한다. 이는 언어 능력이 단순한 행동 습관이 아니라 복잡한 신경망의 발달과 기능에 기반한다는 생물학적 증거를 구축하는 데 기여한다.