汉语阅读脑功能磁共振的研究进展(综述)
【关键词】 汉语; 阅读; 脑功能磁共振
中图分类号:R338.25,R445.2 文献标识码:A 文章编号:1000-6729(2010)007-0557-05
doi:10.3969/j.issn.1000-6729.2010.07.019
1 概述
阅读(reading)是人们接受知识、传播知识和进行跨时空跨地域交流的重要手段,有关阅读的脑加工机制研究是近年来多学科关注的热点之一。
Goswami提出起码有两个因素会影响到儿童阅读能力的发展:一是儿童所面临的语言文字的特性;二是儿童本身所具有的认知资源,即儿童是否具备了恰当的认知潜能使他能够洞察到所学文字记录语言的本质[1]。汉字是独特的表意文字,其形、音、意等有别于拼音文字(alphabet)。汉字与拼音文字的比较研究可追溯到几百年前。汉字的独特性主要表现在以下几个方面[2-3]:1)汉字是以形表意性质的文字,形旁往往揭示着字意;2)汉字表音性较差,同音字多(80%),汉字没有形-音对应或形-音转换的规则,但有1/3左右的偏旁表示整字的读音;3)汉字是平面型文字,即方块字。汉字的部件、字形复杂多样,每个汉字都是一个结构紧密的图形。那么,汉字的这些独特性是否会导致对汉语进行加工的神经网络与拼音文字不同呢?
, 百拇医药
20世纪90年代发展起来的无创性脑功能成像技术(functional magnetic resonance imaging,fMRI)为研究阅读的脑神经机制提供了可靠的方法,它可清晰地展示行为背后的神经机理,帮助我们辨别特定任务下的脑激活区域,通过正常脑激活模型,结合阅读障碍患者的脑功能数据来探究阅读的神经心理加工机制,为科学阅读的教学方法的制定和对阅读障碍儿童针对性诊治方法的建立提供科学依据,同时也有助于我们更好地了解一般的知识表征建构的规律[4-5]。本文将对汉语和拼音文字不同语言加工脑机制异同的研究进展进行阐述。
2 汉语和拼音文字阅读的脑功能机制比较
全割裂脑的研究表明,绝大多数人,大脑左半球具有言语表达和言语理解功能,而大脑右半球主要参与时间和空间的定向和知觉。基于汉字具有明显图形特征这一特点,初期(1977年前)的研究认为,拼音文字是“左脑文字”,而汉字是“右脑文字”,然而随后的研究表明这种情况只适合较低水平的非语言信息加工[6]。
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2.1汉语阅读涉及的左脑加工区域
近些年的神经影像学研究表明,汉字阅读涉及大量的左脑区域,主要包括左脑梭状回(left fusiform gyrus)、左脑顶下小叶(left inferior parietal lobule)、左脑颞上/中回(left superior/middle temporal gyrus)、左脑额下回(left inferior frontal gyrus)及左脑额中回(left middle frontal gyrus)。与拼音文字加工区比较,虽然汉字加工涉及的皮质激活区在很大程度上与之相重叠,但也存在不同的激活区域。
研究表明,左脑梭状回在汉字语音和语义加工任务中均被激活[2-3,6-20]。Tan等的meta分析发现[2],左脑梭状回内侧与汉字关系更密切,而左脑梭状回外侧则与英语关系更密切。左脑梭状回中部存在特异的视觉词形加工区域,负责汉语和英语单词的正字法加工和视觉形状的分析,另外,该区也被认为是处理语音、语义、语法的传入区域,具有词形尺寸、大小写、字体和视野位置的恒常性,是阅读早期阶段的必要中枢,有人将该区称为继Broca 和Wernicks区之后的第三个语言区[11-12]。Deng的研究认为[20],左脑梭状回对汉字正字法的视觉加工起着核心作用。基于左脑梭状回在词形加工的重要性,一些研究者提出了视觉词形加工通路模型,在早期“神经病学模型”中增加了左梭状回中部(视觉词形区)重要环节,即“左右枕-左梭状回中部(视觉词形区)-左角回”通路,并获得了一些词形加工障碍研究的支持[13]。
, 百拇医药
国内外研究发现[8-15],左脑顶下小叶在语音任务中的激活比在语义任务中的激活明显增强,该区可能负责所有语言字形到语音的通达,同时也可能与词汇工作记忆(verbal working memory)有关。Becker等人[16]综述了语音存储的研究结果,提出顶下小叶背侧区(BA40)与“语音环路”中的语音短时存储有关。Tan等[2]发现该区(BA40)在汉语研究中比拼音文字研究表现出更强的激活。Bolger[21]的meta分析得出了相同结论,可能原因尚不清楚,推测可能因为汉字语音加工不依赖语音规则而主要依靠直接形-音转换有关。
相同的研究表明[8-15],与语音加工任务相比,左脑颞上/中回在语义加工任务中有更多的激活,这种激活不仅表现在视觉语义加工实验中,同样表现在听觉语义加工中。作者提出左脑颞上/中回与所有语言语义信息的提取有关。另外,研究者发现[22],左颞中回前部参与语句的短时记忆,语句流畅性和词的产生,且这个区域在加工那些复杂多变的、具有临时性特征的声音时起重要作用。与英语相比,汉语在空间结构(方块字)和语音方面(同音不同调的词表示不同的语义)比英语复杂得多,因此,对以汉语为母语的人来说对这个区域就有更重要的意义。
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左脑额下回是传统的语言区broca区及其相邻区域,所有研究均说明该区域与语言加工有密切关系,但对该区域在语言加工中的作用还存在争议。研究发现[15],无论是语音任务还是语义任务,左脑额下回均被激活,但在语义任务中,额下回的前腹侧区有更强的激活,而在语音任务中,额下回的后背侧区有更强的激活。研究认为[17],左额下回可能与内隐复述(subvocal rehearsal)、发音准备(articulatory preparation),形-音转换有关,同时还在词汇任务中负责对后语言区的调控。 Bitan 等[18]发现押韵判断任务可以显著激活左脑额下回对左脑颞叶皮层的集中影响,而拼写任务可以显著激活左脑额下回对左脑顶内沟的调控。该研究表明,左脑额下回可能在选择性任务自上而下的调控中起着非常关键的作用。Tan等[2]的meta分析发现,在语音加工任务中,左脑额下回的内隐记忆功能参与所有文字系统的语音加工,但其形-音转换功能只与拼音文字有关,因此,该区在拼音文字系统的语音加工中起着更为重要的作用。而在语义加工任务中,左脑额下回可能起“执行”作用,它主要进行选择、比较、判断或从记忆中提取信息[19,23-25]。
目前,左脑额中回被认为是特定的“汉语阅读区”[2,22,26-29],也是汉语阅读障碍儿童的主要脑功能障碍区,虽然该区域在英语阅读中也在一定程度上被激活,但远不及在汉语阅读中作用更为重要。研究发现,该区域在所有汉字加工中如单词产生、同音判断、押韵判断、词汇选择、语义判断等认知加工任务中均被激活。据此,研究者提出左脑额中回在加工中文时起“协调和整合作用”假设,认为该区主要调节汉语加工中相对复杂的认知资源分配,左额中回最前部(BA10)负责汉字笔划视觉-空间的精细分析,左额中回这一主管对物体视觉空间属性进行精细加工脑区,之所以支配中文加工,显然与汉字方块形状以及汉字读音单音节性质有关。这一区域既参与字形处理,也负责语义和语音分析,集汉语形、音、义加工于一体。, http://www.100md.com(李秀红 静 进)
中图分类号:R338.25,R445.2 文献标识码:A 文章编号:1000-6729(2010)007-0557-05
doi:10.3969/j.issn.1000-6729.2010.07.019
1 概述
阅读(reading)是人们接受知识、传播知识和进行跨时空跨地域交流的重要手段,有关阅读的脑加工机制研究是近年来多学科关注的热点之一。
Goswami提出起码有两个因素会影响到儿童阅读能力的发展:一是儿童所面临的语言文字的特性;二是儿童本身所具有的认知资源,即儿童是否具备了恰当的认知潜能使他能够洞察到所学文字记录语言的本质[1]。汉字是独特的表意文字,其形、音、意等有别于拼音文字(alphabet)。汉字与拼音文字的比较研究可追溯到几百年前。汉字的独特性主要表现在以下几个方面[2-3]:1)汉字是以形表意性质的文字,形旁往往揭示着字意;2)汉字表音性较差,同音字多(80%),汉字没有形-音对应或形-音转换的规则,但有1/3左右的偏旁表示整字的读音;3)汉字是平面型文字,即方块字。汉字的部件、字形复杂多样,每个汉字都是一个结构紧密的图形。那么,汉字的这些独特性是否会导致对汉语进行加工的神经网络与拼音文字不同呢?
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20世纪90年代发展起来的无创性脑功能成像技术(functional magnetic resonance imaging,fMRI)为研究阅读的脑神经机制提供了可靠的方法,它可清晰地展示行为背后的神经机理,帮助我们辨别特定任务下的脑激活区域,通过正常脑激活模型,结合阅读障碍患者的脑功能数据来探究阅读的神经心理加工机制,为科学阅读的教学方法的制定和对阅读障碍儿童针对性诊治方法的建立提供科学依据,同时也有助于我们更好地了解一般的知识表征建构的规律[4-5]。本文将对汉语和拼音文字不同语言加工脑机制异同的研究进展进行阐述。
2 汉语和拼音文字阅读的脑功能机制比较
全割裂脑的研究表明,绝大多数人,大脑左半球具有言语表达和言语理解功能,而大脑右半球主要参与时间和空间的定向和知觉。基于汉字具有明显图形特征这一特点,初期(1977年前)的研究认为,拼音文字是“左脑文字”,而汉字是“右脑文字”,然而随后的研究表明这种情况只适合较低水平的非语言信息加工[6]。
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2.1汉语阅读涉及的左脑加工区域
近些年的神经影像学研究表明,汉字阅读涉及大量的左脑区域,主要包括左脑梭状回(left fusiform gyrus)、左脑顶下小叶(left inferior parietal lobule)、左脑颞上/中回(left superior/middle temporal gyrus)、左脑额下回(left inferior frontal gyrus)及左脑额中回(left middle frontal gyrus)。与拼音文字加工区比较,虽然汉字加工涉及的皮质激活区在很大程度上与之相重叠,但也存在不同的激活区域。
研究表明,左脑梭状回在汉字语音和语义加工任务中均被激活[2-3,6-20]。Tan等的meta分析发现[2],左脑梭状回内侧与汉字关系更密切,而左脑梭状回外侧则与英语关系更密切。左脑梭状回中部存在特异的视觉词形加工区域,负责汉语和英语单词的正字法加工和视觉形状的分析,另外,该区也被认为是处理语音、语义、语法的传入区域,具有词形尺寸、大小写、字体和视野位置的恒常性,是阅读早期阶段的必要中枢,有人将该区称为继Broca 和Wernicks区之后的第三个语言区[11-12]。Deng的研究认为[20],左脑梭状回对汉字正字法的视觉加工起着核心作用。基于左脑梭状回在词形加工的重要性,一些研究者提出了视觉词形加工通路模型,在早期“神经病学模型”中增加了左梭状回中部(视觉词形区)重要环节,即“左右枕-左梭状回中部(视觉词形区)-左角回”通路,并获得了一些词形加工障碍研究的支持[13]。
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国内外研究发现[8-15],左脑顶下小叶在语音任务中的激活比在语义任务中的激活明显增强,该区可能负责所有语言字形到语音的通达,同时也可能与词汇工作记忆(verbal working memory)有关。Becker等人[16]综述了语音存储的研究结果,提出顶下小叶背侧区(BA40)与“语音环路”中的语音短时存储有关。Tan等[2]发现该区(BA40)在汉语研究中比拼音文字研究表现出更强的激活。Bolger[21]的meta分析得出了相同结论,可能原因尚不清楚,推测可能因为汉字语音加工不依赖语音规则而主要依靠直接形-音转换有关。
相同的研究表明[8-15],与语音加工任务相比,左脑颞上/中回在语义加工任务中有更多的激活,这种激活不仅表现在视觉语义加工实验中,同样表现在听觉语义加工中。作者提出左脑颞上/中回与所有语言语义信息的提取有关。另外,研究者发现[22],左颞中回前部参与语句的短时记忆,语句流畅性和词的产生,且这个区域在加工那些复杂多变的、具有临时性特征的声音时起重要作用。与英语相比,汉语在空间结构(方块字)和语音方面(同音不同调的词表示不同的语义)比英语复杂得多,因此,对以汉语为母语的人来说对这个区域就有更重要的意义。
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左脑额下回是传统的语言区broca区及其相邻区域,所有研究均说明该区域与语言加工有密切关系,但对该区域在语言加工中的作用还存在争议。研究发现[15],无论是语音任务还是语义任务,左脑额下回均被激活,但在语义任务中,额下回的前腹侧区有更强的激活,而在语音任务中,额下回的后背侧区有更强的激活。研究认为[17],左额下回可能与内隐复述(subvocal rehearsal)、发音准备(articulatory preparation),形-音转换有关,同时还在词汇任务中负责对后语言区的调控。 Bitan 等[18]发现押韵判断任务可以显著激活左脑额下回对左脑颞叶皮层的集中影响,而拼写任务可以显著激活左脑额下回对左脑顶内沟的调控。该研究表明,左脑额下回可能在选择性任务自上而下的调控中起着非常关键的作用。Tan等[2]的meta分析发现,在语音加工任务中,左脑额下回的内隐记忆功能参与所有文字系统的语音加工,但其形-音转换功能只与拼音文字有关,因此,该区在拼音文字系统的语音加工中起着更为重要的作用。而在语义加工任务中,左脑额下回可能起“执行”作用,它主要进行选择、比较、判断或从记忆中提取信息[19,23-25]。
目前,左脑额中回被认为是特定的“汉语阅读区”[2,22,26-29],也是汉语阅读障碍儿童的主要脑功能障碍区,虽然该区域在英语阅读中也在一定程度上被激活,但远不及在汉语阅读中作用更为重要。研究发现,该区域在所有汉字加工中如单词产生、同音判断、押韵判断、词汇选择、语义判断等认知加工任务中均被激活。据此,研究者提出左脑额中回在加工中文时起“协调和整合作用”假设,认为该区主要调节汉语加工中相对复杂的认知资源分配,左额中回最前部(BA10)负责汉字笔划视觉-空间的精细分析,左额中回这一主管对物体视觉空间属性进行精细加工脑区,之所以支配中文加工,显然与汉字方块形状以及汉字读音单音节性质有关。这一区域既参与字形处理,也负责语义和语音分析,集汉语形、音、义加工于一体。, http://www.100md.com(李秀红 静 进)