视觉皮层的单词加工与教育

洛朗·科昂

视觉词形区是与阅读有关的区域。这个识别文字的区域有三个发展史。第一个是生物发展史，人脑中有两个系统，一个是从百万年的进化历程中继承下来的视觉系统，一个是语言系统，它更加晚近，是一种文化历史的发展产物。第二个是文化发展史，在大约5000年前，人类发明了不同的文字系统，它将视觉与语言联结起来，使语言可视化。第三是个体发展史，儿童学习特殊的文字系统，这与口语的获得非常不同，因为口语的获得相对来说是自动的，而阅读需要教学，需要大量的时间和努力。

阅读的第一个步骤是视觉系统的加工，它识别眼睛看到的字母和这些字母的顺序。这个阶段能够将字母的大小写形态识别为同一个字母，比如大写的“A”与小写的“a”，这两个字母虽然在形态上很不一样，但是它们指的是同一个字母。阅读的第二个步骤，是在视觉系统和语言系统之间建立初步的连接，获得储存于大脑中的词语的意义和发音。阅读的学习会改变视觉系统以及视觉系统与语言系统的连接。对比文盲与非文盲被试，我们可以看到，第一，阅读导致了视觉系统发生了变化，阅读能力越强，视觉词形区的激活越强;第二，阅读还导致了口语加工网络的变化，阅读能力越强，负责口语加工的区域激活也就越强;第三，学会阅读之后，听到一个词，并对它产生注意，就会激活视觉系统。第二个和第三个改变表明视觉系统和口语系统之间建立了新的连接，也就是说，可以通过视觉激活口语区域，也可以通过口语激活视觉区域。

视觉词形区是在儿童学会了阅读之后才出现的。在6岁的没有学习识字的儿童脑中，黄色部分是被房屋所激活的区域，蓝色部分是被棋盘格所激活的区域。这个时候你看不到被单词激活的区域，但是在已经学会识字的6岁儿童的脑中，你就可以看到绿色区域。这个区域被单词所激活，是在阅读学习的过程中出现的。在9岁时，它会稳定在这个绿色的区域。

阅读的熟练程度不同，大脑对单词识别的反应也不同。在学习阅读之前，大脑枕颞区对单词并没有出现任何激活，但是在儿童第一年学习阅读之后，你就可以看到枕颞区的激活，以及其他区域广泛的激活，这表明儿童学习阅读时需要付出努力。在学习阅读的第三年之后，你会看到视觉系统中的特殊激活，而其他区域的激活消失了，因为对这时的儿童来说，阅读已经很容易了。

随着阅读习得以及视觉词形系统的发展，这一区域的功能会产生新的变化。它在文字识别的时候克服了镜像恒常性的特征。例如，对于一对蒙娜丽莎的镜像图，我们很难确定哪个是真正的蒙娜丽莎。视觉系统无法区分镜像图画，但是对于文字系统则不同，因为单词镜像翻转以后就成为一个意义完全不同的单词了，儿童在学习阅读时必须克服镜像恒常性。借助功能性磁共振成像技术，运用人脑的启动效应，就可以探测出人脑中镜像恒常性的特征。启动效应的原理是，当你看同一个物体两次后，视觉系统的激活就会降低。视觉系统在看到一把椅子后再看见一个勺子，比看到一把椅子后再看到同一把椅子会有更高的激活。视觉词形区把这两只不同朝向的熊看作是同一只熊，就会出现启动效应。但是如果你不用熊而用单词，就不会出现启动效应，如mido和obim，视觉词形区不会认为这两个镜像字是相同的，事实上，这两个字确实不同。如果你不是文盲，你会觉得判断这两张镜像图画是不是同一物体比较困难，但文盲就会觉得比较容易，因为他们并不需要克服这种镜像一致性。

为什么人类的视觉词形区非常精准地位于同一位置呢？有两种解释。第一种是来自知觉属性的解释，认为这一区域更偏好视野的中心位置，我们需要中心视野来辨认单词，因为细节对单词的辨认非常重要。第二种理论解释来自神经系统的位置，认为视觉词形区和负责语言的脑区联系非常紧密。举个例子，视觉词形区的位置偏侧化与语言偏侧化是高度相关的，在人脑中，如果负责语言的脑区在左侧，那么视觉词形区也在左侧;如果负责语言的脑区在右侧，那么视觉词形区也在右侧。因此，视觉词形区位置的特殊性，部分是与语言脑区的位置相关的。

追踪视觉词形区的白质纤维通路时，可以看到它对语言区的投射会比面孔区对语言区的投射更多，这表明，视觉词形区相比邻近区域能更好地与语言区连接。这也就是为什么这一区域会被选作阅读特异性区域的一个原因。我们在研究中使用了扩散张量磁共振成像技术，这是一种追踪白质通路的方法。白质是连接大脑不同区域的纤维通路，扩散张量磁共振成像技术可以确认这些脑区之间的连接通路，但是却难以确定不同脑区之间这种更强的连接是基于后天学习经验的结果还是先天的结构使然。比较成年文盲和非文盲，我们就会看到，这些纤维通路在非文盲的脑中会更好地组织起来，但这并不表明在阅读习得之前这种连接就有了先天的偏好，实际上，很可能是因为阅读导致了这种偏好连接的增强。也有一些研究数据表明，这种偏好连接在阅读习得之前就已经存在了。所以两种可能都是有的。可能人脑中先天就已经存在视觉词形区与语言区连接的偏好，而习得阅读后这种连接又增强了。

同时，视觉词形区的这种特异性似乎不仅来源于视觉输入。天生的盲人通过手指触觉来阅读文字，没有视觉输入。研究发现，他们阅读时也同样激活了相同区域的视觉词形区，这似乎表明在不存在视觉输入的情况下，视觉词形区的特异性只受到语言区的驱动。但是笔者认为，对于盲人与正常人来说，这是不相同的情况。在功能性磁共振研究中，我们发现，盲人的视觉词形区在听到有意义的词语和句子时也会产生激活，但是正常人则不同。这表明，盲人的视觉词形区比正常人的视觉词形区在语言加工中发挥了更多的作用。我们的另外一个实验发现，盲人的视觉词形区在语義加工过程中会产生激活，但这并不代表盲人的视觉词形区储存着语义信息。这个实验使用了脑磁图的技术，目的是验证盲人的视觉皮层是否储存着语义信息。我们让盲人和正常人听一系列词汇做语义判断，当单词为动物时按左键，单词为物体时按右键。在正常人的脑中可以看到传统语言区的激活，在盲人的脑中也可以看到传统语言区的激活，但大脑后部的视觉皮层也存在激活，而且很强烈。比较这两组被试的图像可以看到两者的差别，盲人在听到有意义词汇的时候，相比正常人，激活了视觉皮层，当然这种激活无法证明盲人的视觉皮层存在语义信息。我们运用解码技术来提取大脑的信号，分析被试是否在听动物词汇、工具词汇、植物词汇。这项研究表明，盲人的视觉皮层的确储存了语义信息，而正常人却没有。

综上所述，我们得出如下结论：第一，视觉词形区与语言区之间具有连接的优势，在阅读习得之前就已经存在，并在阅读习得之后得到加强;第二，当儿童有了视觉输入，并接受了教育，阅读的专门化区域就会出现;第三，盲人视觉词形区具有语义表征的功能，这说明视觉皮层被剥夺视觉输入后，视觉词形区仍然通过语言加工的途径再利用视觉皮质。