視覺皮層的單詞加工與教育

洛朗·科昂

視覺詞形區是與閱讀有關的區域。這個識別文字的區域有三個發展史。第一個是生物發展史，人腦中有兩個系統，一個是從百萬年的進化歷程中繼承下來的視覺系統，一個是語言系統，它更加晚近，是一種文化歷史的發展產物。第二個是文化發展史，在大約5000年前，人類發明了不同的文字系統，它將視覺與語言聯結起來，使語言可視化。第三是個體發展史，兒童學習特殊的文字系統，這與口語的獲得非常不同，因為口語的獲得相對來說是自動的，而閱讀需要教學，需要大量的時間和努力。

閱讀的第一個步驟是視覺系統的加工，它識別眼睛看到的字母和這些字母的順序。這個階段能夠將字母的大小寫形態識別為同一個字母，比如大寫的“A”與小寫的“a”，這兩個字母雖然在形態上很不一樣，但是它們指的是同一個字母。閱讀的第二個步驟，是在視覺系統和語言系統之間建立初步的連接，獲得儲存于大腦中的詞語的意義和發音。閱讀的學習會改變視覺系統以及視覺系統與語言系統的連接。對比文盲與非文盲被試，我們可以看到，第一，閱讀導致了視覺系統發生了變化，閱讀能力越強，視覺詞形區的激活越強;第二，閱讀還導致了口語加工網絡的變化，閱讀能力越強，負責口語加工的區域激活也就越強;第三，學會閱讀之后，聽到一個詞，并對它產生注意，就會激活視覺系統。第二個和第三個改變表明視覺系統和口語系統之間建立了新的連接，也就是說，可以通過視覺激活口語區域，也可以通過口語激活視覺區域。

視覺詞形區是在兒童學會了閱讀之后才出現的。在6歲的沒有學習識字的兒童腦中，黃色部分是被房屋所激活的區域，藍色部分是被棋盤格所激活的區域。這個時候你看不到被單詞激活的區域，但是在已經學會識字的6歲兒童的腦中，你就可以看到綠色區域。這個區域被單詞所激活，是在閱讀學習的過程中出現的。在9歲時，它會穩定在這個綠色的區域。

閱讀的熟練程度不同，大腦對單詞識別的反應也不同。在學習閱讀之前，大腦枕顳區對單詞并沒有出現任何激活，但是在兒童第一年學習閱讀之后，你就可以看到枕顳區的激活，以及其他區域廣泛的激活，這表明兒童學習閱讀時需要付出努力。在學習閱讀的第三年之后，你會看到視覺系統中的特殊激活，而其他區域的激活消失了，因為對這時的兒童來說，閱讀已經很容易了。

隨著閱讀習得以及視覺詞形系統的發展，這一區域的功能會產生新的變化。它在文字識別的時候克服了鏡像恒常性的特征。例如，對于一對蒙娜麗莎的鏡像圖，我們很難確定哪個是真正的蒙娜麗莎。視覺系統無法區分鏡像圖畫，但是對于文字系統則不同，因為單詞鏡像翻轉以后就成為一個意義完全不同的單詞了，兒童在學習閱讀時必須克服鏡像恒常性。借助功能性磁共振成像技術，運用人腦的啟動效應，就可以探測出人腦中鏡像恒常性的特征。啟動效應的原理是，當你看同一個物體兩次后，視覺系統的激活就會降低。視覺系統在看到一把椅子后再看見一個勺子，比看到一把椅子后再看到同一把椅子會有更高的激活。視覺詞形區把這兩只不同朝向的熊看作是同一只熊，就會出現啟動效應。但是如果你不用熊而用單詞，就不會出現啟動效應，如mido和obim，視覺詞形區不會認為這兩個鏡像字是相同的，事實上，這兩個字確實不同。如果你不是文盲，你會覺得判斷這兩張鏡像圖畫是不是同一物體比較困難，但文盲就會覺得比較容易，因為他們并不需要克服這種鏡像一致性。

為什么人類的視覺詞形區非常精準地位于同一位置呢？有兩種解釋。第一種是來自知覺屬性的解釋，認為這一區域更偏好視野的中心位置，我們需要中心視野來辨認單詞，因為細節對單詞的辨認非常重要。第二種理論解釋來自神經系統的位置，認為視覺詞形區和負責語言的腦區聯系非常緊密。舉個例子，視覺詞形區的位置偏側化與語言偏側化是高度相關的，在人腦中，如果負責語言的腦區在左側，那么視覺詞形區也在左側;如果負責語言的腦區在右側，那么視覺詞形區也在右側。因此，視覺詞形區位置的特殊性，部分是與語言腦區的位置相關的。

追蹤視覺詞形區的白質纖維通路時，可以看到它對語言區的投射會比面孔區對語言區的投射更多，這表明，視覺詞形區相比鄰近區域能更好地與語言區連接。這也就是為什么這一區域會被選作閱讀特異性區域的一個原因。我們在研究中使用了擴散張量磁共振成像技術，這是一種追蹤白質通路的方法。白質是連接大腦不同區域的纖維通路，擴散張量磁共振成像技術可以確認這些腦區之間的連接通路，但是卻難以確定不同腦區之間這種更強的連接是基于后天學習經驗的結果還是先天的結構使然。比較成年文盲和非文盲，我們就會看到，這些纖維通路在非文盲的腦中會更好地組織起來，但這并不表明在閱讀習得之前這種連接就有了先天的偏好，實際上，很可能是因為閱讀導致了這種偏好連接的增強。也有一些研究數據表明，這種偏好連接在閱讀習得之前就已經存在了。所以兩種可能都是有的。可能人腦中先天就已經存在視覺詞形區與語言區連接的偏好，而習得閱讀后這種連接又增強了。

同時，視覺詞形區的這種特異性似乎不僅來源于視覺輸入。天生的盲人通過手指觸覺來閱讀文字，沒有視覺輸入。研究發現，他們閱讀時也同樣激活了相同區域的視覺詞形區，這似乎表明在不存在視覺輸入的情況下，視覺詞形區的特異性只受到語言區的驅動。但是筆者認為，對于盲人與正常人來說，這是不相同的情況。在功能性磁共振研究中，我們發現，盲人的視覺詞形區在聽到有意義的詞語和句子時也會產生激活，但是正常人則不同。這表明，盲人的視覺詞形區比正常人的視覺詞形區在語言加工中發揮了更多的作用。我們的另外一個實驗發現，盲人的視覺詞形區在語義加工過程中會產生激活，但這并不代表盲人的視覺詞形區儲存著語義信息。這個實驗使用了腦磁圖的技術，目的是驗證盲人的視覺皮層是否儲存著語義信息。我們讓盲人和正常人聽一系列詞匯做語義判斷，當單詞為動物時按左鍵，單詞為物體時按右鍵。在正常人的腦中可以看到傳統語言區的激活，在盲人的腦中也可以看到傳統語言區的激活，但大腦后部的視覺皮層也存在激活，而且很強烈。比較這兩組被試的圖像可以看到兩者的差別，盲人在聽到有意義詞匯的時候，相比正常人，激活了視覺皮層，當然這種激活無法證明盲人的視覺皮層存在語義信息。我們運用解碼技術來提取大腦的信號，分析被試是否在聽動物詞匯、工具詞匯、植物詞匯。這項研究表明，盲人的視覺皮層的確儲存了語義信息，而正常人卻沒有。

綜上所述，我們得出如下結論：第一，視覺詞形區與語言區之間具有連接的優勢，在閱讀習得之前就已經存在，并在閱讀習得之后得到加強;第二，當兒童有了視覺輸入，并接受了教育，閱讀的專門化區域就會出現;第三，盲人視覺詞形區具有語義表征的功能，這說明視覺皮層被剝奪視覺輸入后，視覺詞形區仍然通過語言加工的途徑再利用視覺皮質。