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MIT科学家发现大脑是如何学会阅读的
爱因斯坦 2016-08-14
导语

MIT科学家利用磁共振成像测量阅读时的大脑活动。研究结果表明:在儿童期学习阅读前就已存在的大脑路径可能决定着大脑词语认知区域的发展。该发现帮助理解了儿童在早期阶段可能出现诵读困难和其它阅读问题的原因。

神经科学家长期以来在寻找大脑中会形成专门用于阅读的区域的原因——阅读是人类特有的能力,在约5400年前才发展出来,这个时间跨度不足以让大脑进化出对应于阅读能力的区域。

近日,麻省理工大学(MIT)的最新研究揭示了大脑中用于阅读的区域在儿童期学习阅读之前就已存在连接。

通过对儿童学习阅读前后的大脑扫描结果进行对比,研究人员发现可以通过大脑中某一区域与其他区域的连接,准确地预测出每个受试儿童大脑中发展成视觉词形区(VWFA)的位置。

这次最新的研究结果表明,位于大脑某一位置的视觉词形区(VWFA),与大脑中语言处理的相关区域有着先前就存在的连接,使得这一区域适合成为用于阅读的区域。

“能让这个区域与大脑其它区域发生对话的长期性连接似乎可以促使大脑这一功能区域的形成。” MIT的McGovern大脑研究中心博士后Zeynep Saygin提到,“到目前我们在大脑纺锤形区域中只发现了阅读区域拥有这些特殊的连接,我们正是通过这一特征将其从相邻的大脑皮层中分辨出来的。”

相关研究成果发表在《自然神经科学》杂志上,Saygin是该研究论文的第一作者。而 Walter A. Rosenblith奖项获得者、大脑与认知科学教授、同时也是 McGovern研究中心成员的 Nancy Kanwisher也是这篇论文作者。

阅读专用区域

担负着大部分认知功能的大脑皮层中,有着专门负责阅读的区域,也有专门负责脸部识别、语言理解和其它各种功能的相应区域。神经科学家假设这些功能区域的位置,是由大脑中各区域与其它区域的先天连接所决定的,但他们几乎没有遇到过好机会来论证这一假设。

阅读功能提供了一个研究这一问题的独特机会,因为人是在成长过程中逐渐学会阅读的,这就能为科学家们提供机会,能在儿童学习阅读之前检测他们大脑中将要形成VWFA的区域。位于大脑底部纺锤形脑回中的这一区域,是专用于识别文字符号的。


作为研究对象的一批儿童会进行两次大脑扫描,第一次在学习阅读前的5岁时,第二次在学习阅读后的8岁时。在8岁的那次扫描中,研究人员通过功能性磁共振成像来精确地确定VWFA的位置,在儿童进行阅读时检测这一区域的大脑活动。他们还用了一种称为弥散加权成像的技术来跟踪VWFA与大脑其它区域之间的连接。

在儿童5岁时,研究者通过功能性磁共振扫描并没有发现将要成为VWFA的区域发生阅读单词相应的活动,但将成为VWFA的这一区域在连接模式上已经与周围的 大脑皮层产生区别了。这个区域的连接模式非常独特,甚至可以以此为特征准确地预测出每个受试儿童将来形成VWFA区域的位置。

虽然将要发展成为VWFA的这一区域在5岁时对阅读字母没有优先的反应, Saygin说,这一区域在被用作阅读功能区域之前很可能与某种高级的物体感知功能有关。但关于大脑在发育早期如何形成这些连接还是无从得知。

先前就存在的链接

Kanwisher 和Saygin已经发现成人大脑中的VWFA与语言处理区域有连接,但最新对儿童大脑的研究发现这些连接在学习阅读之前就已存在,而不是由于学习阅读而产 生的连接。法国大学实验认知心理学院院长 Stanislas Dehaene教授在《自然神经科学》所发表的论文下写下了这样的如上评注。

“要验证VWFA先天存在特殊的连接模式这一假设,在儿童学习阅读前就进行大脑检测是必要的一步,”没有参与研究的 Dehaene写道,“虽然很多儿童在5岁时大脑中尚未发展出VWFA,但先前就已存在的连接可以用于预测日后学习阅读时VWFA出现的位置。”

MIT的团队现在正计划研究这种大脑连接图像是否可以帮助预判有患读写困难以及其它阅读困难病症风险的儿童。

“可以提前三年的时间预测大脑功能区域的发展是一件很强大的事。” Saygin说,“这是一种好方法,可以利用大脑神经元图像,在病症发生之前,就可以对大脑相关疾病患者进行治疗和帮助。”

文章链接:

Zeynep M Saygin, et al, "Connectivity precedes function in the development of the visual word form area," Nature Neuroscience(2016), doi:10.1038/nn.4354

新闻链接:

Study finds brain connections key to reading

(本文来源:人工智能学家;授权转载)

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  • 磁共振成像
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作者 爱因斯坦

科研工作者

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科

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