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user: 2. 单词阅读的认知神经机制 语言心理学家对阅读的几个基本问题的探究乐此不疲，这些问题包括但不限于：1) 阅读过程中单词是如何在识别之后进一步达到语义的通达的？2) 人脑中是否存在一个特异于字词加工与识别的脑区？3) 一个单词的字形、语音、语义三个加工在阅读中是一种怎样的关系和程序? 随着越来越多来自正常被试和失语症被试的行为实验研究和脑成像研究证据，研究者们对阅读的各个阶段都开始提出了不同的理论和模型进行解读。 2.1. 字形识别的研究进展与理论 2.1.1. 字形识别的研究进展 当单词作为视觉刺激引发的神经信号经过初级视觉皮层处理之后，如何与其它图片类等非文字客体刺激的加工相区别，使得进一步的语音语义表征得以激活，是阅读研究的焦点。近年来，围绕视觉字形区(Visual Word Form Area)的一系列研究发现与争议，是促使相应理论探索的契机。 早在19世纪，神经心理学领域就对左侧梭状回在字形识别中的作用进行关注，2000年通过fMRI和ERP手段对正常被试和两位胼胝体受损病人的实验研究发现(  Nobre， 1892 ;  Petersen， 1988 )，大脑左侧的外侧枕颞裂与阅读功能紧密相关。更多研究表明，这个区域的激活不仅完全地对语词刺激的视觉过程和前语词阶段有反应  (Dehaene， 2002) ，还不受刺激的空间位置和大小写的影响(  Cohen et al.， 2000 ;  Dehaene， 2001 )。这样的发现与早前神经心理学家们推测的一个语言功能相吻合：视觉字形加工。于是这个区域被称为视觉字形区。 结合更多的研究证据显示，这个区域可能对阅读功能具有特异性。Song等人在2010发现VWFA的激活反应模式随着阅读的习得变化  (Song et al.， 2010) ，通过阅读训练可以较快提高VWFA对文字的激活反应(  Hashimoto & Sakai， 2004 ;  Song et al.， 2010 ;  Yoncheva et al.， 2010 )；Price和Devlin在2011也指出，腹侧枕颞区的受损能导致阅读功能障碍  (Price & Devlin， 2011) ；综合这些发现，视觉字形区的神经活动可能对正字法刺激具有选择性。 然而也有大量研究表明，即使是习得阅读的个体，非正字法刺激如客体和面孔同样能引起这些个体的腹侧枕颞区激活(  Baker et al.， 2007 ;  Price & Devlin， 2003 ;  Price et al.， 2006 )。对视觉字形区的传统认识，在名称和功能上都受到了挑战  (Dehaene & Cohen， 2011) 。 2.1.2. 进化视角下的VWFA：神经再利用假说 综合了近年来功能磁共振成像研究在字形加工领域的的一系列研究成果，Dehaene和Cohen在2011年提出假设：人类阅读能力的习得建立在对客体、面孔识别脑区的再利用基础上，并且客体和面孔加工先形成的属性对后期书写系统的形式产生重要影响  (Dehaene & Cohen， 2011) 。 Dehaene将这个假说称为神经再利用假说(The neuronal recycling hypothesis)。假说的出发点，是认为相较于人类进化的整个发展历程，语言书写系统的出现时期太短以至于不可能在人的基因层面产生直接影响，同样人脑也不应该发展出一个特异于阅读的独立的精细加工机制。因此，Dehaene进一步提出，阅读的学习应该包含一个“神经再利用”(neuronal recycling)过程，即有一个先前存在的皮层系统被应用到新的书面语词识别任务上。这里的“神经再利用”概念，和进化心理学中的“扩展适应”有类似之处，但“神经再利用”更强调是在发展时期发生的、可习得的变化，并且这种变化并不体现在人类的基因组成上。假说还提出，阅读功能的出现受到生物和文化两个方面因素的限制，生物因素是大脑皮层特定区域的发展成熟，例如对类似文字的小客体的形状起识别作用的区域和将处理后的形状信息送往颞叶的连接通道；文化因素是指能被这些区域识别和加工的系列符号形状组合的诞生。 按照这个假说，Dehaene提出：书写能力是在对腹侧视觉皮层的提取客体轮廓构造的能力的再使用基础上发展起来的。有相应的研究表明，阅读和客体识别一样，当线条构成被删除时能力会受损(  Szwed et al.， 2009 ;  Szwed et al.， 2011 )。进一步研究发现，视觉字形区与腹侧视觉皮层有部分重叠，而后者被认为对线条连接模式具有高度敏感性  (Szwed et al.， 2011) 。另外，跨文化分析研究表明，世界上所有的书写和符号系统都基于同样的线段连接组合，并且这些高频的组合模式与自然景色的高频轮廓是匹配的  (Changizi et al.， 2006) 。这些研究一方面辅助说明了脑结构作为其中一个约束因素对书写系统产生了重要影响，另一方面也支持这个假说：视觉字形识别是对先前负责客体识别的脑功能的再利用  (Dehaene & Cohen， 2011) 。 结合神经再利用假说，Dehaene对以下问题进行了分析阐述： 1) 视觉字形区对阅读的特异性 Dehaene依据再利用观点预测，阅读的获取一定伴随着视觉皮层某个特定区域发生可重复性激活，并且这个区域的激活表现出针对阅读过程的功能特异化，考虑到单词识别的信息很可能与客体识别混合在同个皮层系统，这种特异化可能以部分区域特异性的形式表现。 可重复性激活指大量阅读研究重复发现了大脑左侧的外侧枕颞裂区域的激活，无论是来自元分析的研究证据还是在文本阅读的跨文化研究。通过连接早期一系列结论可以解释这个皮层适合文本字词识别处理的原因：一是对高分别率的中央凹客体的偏好；二是对线形结构的高敏感度；三是与邻近外侧颞叶有紧密相互作用。 功能特异化主要列举了五点证据：一是VWFA的功能特异于阅读，而不只是类别视觉识别加工(对字母大小写激活保持不变第一个区域；对打印体和书写体的激活保持不变)；二是对双字母组合语素的频率具有敏感性的唯一脑区；三是只对字词的镜像刺激表现出激活差异；四是在汉字的研究中能重复出这些特性；五是在正常人和病人研究发现这个区域与单词内字母平行加工的能力有关。 部分区域的特异性是指在再利用假设的基础上，VWFA一定会对部分具有丰富线段连接线索的非正字法刺激如图画和面孔刺激产生激活反应；但VWFA在激活强度上表现出对字词有特异性(相比于图画刺激)，并且这种专门化程度与阅读速度和水平成正相关。 2) 阅读对视觉字形区的影响 来自成年习得阅读的研究和部分纵向研究表明VWFA具有很强可塑性，并且对使用盲文材料对先天盲人的研究重复出这些VWFA的以上特性，一方面表明这个区域的加工是一个对形状识别的一般性能力(无论视觉还是触觉信息)；另一方面表明，视觉字形区这个字词特异性同时受接受性连接(自上而下)和投射性连接(自下而上)两方面的约束。 2.1.3. 字形识别过程的交互作用观 对于VWFA在不同实验材料中表现出的功能分离，Price等人提出的交互作用观从知觉过程的本质出发进行了很好的整合解释：腹侧枕颞区的功能如何在正常人上发挥作用，以及该区域损伤与语言障碍存在怎样的具体联系。 Price提出，VOT (腹侧枕颞区)在功能上的交互性建立在这样一个假设上：知觉过程本身是自下而上的感觉输入，和自上而下的即基于先前经验而自发产生预测的两者综合过程  (Price & Devlin， 2011) 。并且假设VOT的功能实质上是承担知觉阶段整合功能：来自基础视空间信息输入和更高级的语音、动作、意义等信息整合。这个意义上，VOT对正字法刺激(orthography)的特异性不是出于对字形刺激特点的选择特异性，而是多个脑区信息在此交互作用的结果。 具体来说，Price认为知觉过程包含一个周期性往复的交互作用：在低级的感觉皮层和高级调控区域之间通过一个正向连接和负向连接的层级结构实现。在这个层级结构中，皮层区域的功能通过综合自下而上的正向连接中的感觉信息输入，和由负向连接调控的自上而下的预测过程的综合。这些预测过程，起到解决感觉输入背景的不确定性和模糊性作用。这种自上而下的调控过程，指的不是有意识的策略性调控，而是指来自更高级的语言表征如语音语义表征的相关激活对感觉信息输入过程的自发性影响。 对于阅读过程，Price提出感觉刺激输入即书写体单词或者盲文，而预测过程即建立在先前经验之上的与该词相关的语音语义表征信息。如果缺少先前经验知识，VOT对单词的激活较弱，因为此时缺少语音、语义信息在预测过程对VOT的调控；相反，一旦语音信息得到学习，当呈现单词或类似单词的刺激，更高级皮层就得以通过负向连接向VOT传导自上而下的预测。在这个意义上的自上而下过程，不是一种有意识策略的使用，而是无意识的知觉层级推断。或者说它代表了一种基于任务要求和注意的，在视觉输入和更高级语言表征间的一种自发连接。 因此，传统阅读认知功能模块(字形、语音、语义)的神经基础是彼此不完全分离的跨层级的不同分布激活模式。这与联结主义的三角模型有共通之处。 在这个理论基础上，Price进一步对VOT激活的刺激选择性进行分析。首先是单词和其它正字法刺激。在材料呈现任务中发现，VOT对假词产生了比单纯辅音字符串产生更强的激活：因为假词更像真词，具有来自语音区域自上而下的预测输入；而相比假词，真词的激活更弱，因为真词作为一个更熟悉的表征，发生的自上而下的预测错误更少，假词的预测错误较多对VOT有更强的激活。按照这个理论，Price同样解释了重复抑制现象和单词与图画刺激的选择性。 值得注意的是，Price也指出以上的激活选择性结果可能随着任务要求而发生变化，但都可以使用交互作用论进行解释。 2.2. 字形识别与语音、语义通达的进一步交互作用证据 Cattinelli在2013发表的一篇基于1992~2008的单词/假词神经成像数据元分析，发现了三个神经网络：以布洛卡区和注意相关脑区为主的难度调节网络，以左侧颞叶和梭状回前部为主的语词相关网络，和以基部枕颞区和顶下小叶为主的假词相关网络  (Cattinelli， 2013) 。 元分析入组的文献总共包括35篇真词、假词相关的神经成像研究，1176组激活坐标，涉及四种实验范式：阅读、字词决策任务、语音决策任务和语义任务。Catinelli首先对入组的文献数据根据实验范式和材料按照以下维度进行标记：词性(真假词)、规则性、频率、音节长度、正字法类型。然后采用层级聚类的元分析方法对数据进行聚类分析得到激活的脑区，最后依据维度的不同属性对脑区进行二项分布检验确定脑区激活与具体维度的关系。最后发现了难度调节网络、语词相关网络、假词相关网络三个神经网络： 1) 难度调节网络 Cattinelli在元分析的检验中发现有些脑区的激活在一系列维度中表现出一下特点：假词 > 真词或者低频 > 高频、不规则 > 规则，这些维度的属性特点在行为实验研究中表明前者往往具有更长的反应时，被认为具有更大的难度，因此Cattinelli将结果中满足这类情况的脑区归类难度调节网络，认为这些脑区与阅读任务中的难度有关。 2) 真词相关网络 元分析中同样识别出一系列特异于真词识别的脑区，这些脑区包括一系列颞顶网络：角回后部、楔前叶、颞中回、梭状回前部以及前扣带回。Cattinelli还发现，真词网络中的脑区没有特异于字形加工或语义过程的，这很可能说明了字形加工和语义过程两者是同时进行的。 3) 假词相关网络 最后，研究发现两个稳定激活于假词加工的脑区：注意相关的右侧顶叶区、语音相关的左侧顶下小叶、和被认为与字形、语音信息整合功能相关的腹侧枕颞区。 结合三个研究网络和前人研究，Cattinelli提出一个阅读功能模型：从初级视觉皮层传来的视觉信息首先进入腹侧枕颞区(VMFA)加工，在这里进行字形、语音信息整合交互作用；语词相关网络与枕颞区的交互，起到对不规则真词语音信息的摘取作用；另一方面，在假词加工过程中，缘上回起到进一步语音信息与字形表征的整合作用。最后，难度调节网络中的额叶皮层参与语义层面或语音层面的进一步调控作用，多种整合性与竞争性机制也在这里交汇决定最终的发音。