基于脑功能调适的阅读学习与训练研究

杨剑峰

学习阅读的两个关键点

阅读是建立视觉词汇与语音/语义系统联结的过程。在本质上，阅读学习与一般技能的学习一样，都需要经过以下几个环节：先是建立最初的行为方式，然后经过反复练习达到熟练程度，再经过长期的经验积累形成特异化的大脑神经回路。从最初行为方式的建立到特异化神经回路的形成，有两个关键点：第一个关键点是需要反复地练习以达到熟练，第二个关键点是需要长期的经验积累才能形成特异化的神经回路。

这两个关键点意味着学生在学会阅读的过程中，面临着巨大的挑战。第一个关键点是反复练习。要求学生要想掌握一个知识或获取一项技能，需要付出大量的时间和精力来反复练习，这是学生学习面临的巨大压力，成为许多学生学习痛苦的根源。第二个关键点是需要长期的经验积累，它在阅读过程中发挥了重要作用。2014年的一项研究中，被试选取的是一组大学生，他们都通过了六级考试。研究者对比了他们在阅读中文和英文时的大脑激活，结果发现无论是阅读词汇还是句子，他们在两种语言材料上都表现出很大的脑区激活差异。也就是说，即便是经过了多年学习的英语高水平大学生，他们也没有形成相同的脑激活模式，关键是他们的脑激活也没有像英语母语者一样。综上，我们可以了解到，这两个关键点都极大地限制了在大脑神经回路上的“学会”阅读。

长期以来，研究者都试图清晰地揭示出阅读学习的影响因素，试图回答如何才能更好地学会阅读这一问题。前人研究得到的影响因素大体可以归结为教育、环境以及个体的基因，阐明清楚这些因素对于改善环境促进学习来说肯定是积极的，但无论归结到哪个方面的因素，对于阅读学习和训练似乎都是消极的。尤其是归结到基因方面，似乎就注定了个体终将无法学会。而教育面临的现实问题是，无论个体出生于什么样的家庭、社会经济地位如何、先天的基因基础如何，我们都需要个体能够学会阅读。近年来的脑科学研究为实现这个目标提供了可能。

基于神经调适的阅读学习与训练

在阅读学习的基本过程中，“学会”阅读的终极目标是建立合适的大脑神经回路。随着脑科学技术的迅速发展，我们能否利用脑科学的研究发现突破传统学习过程的困难，让个体学得更快、更好？基于神经调适的脑功能增强技术，我们对这一问题回答是肯定的，可以从阅读学习和训练的神经调适相关研究切入。

基于神经调适的阅读学习与训练，需要解决一系列的问题。首先需要建立脑区功能与阅读加工之间的因果联系，只有建立了脑区活动与阅读行为之间的关联，才能对该脑区进行干预和调适，从而增强阅读学习，最终起到事半功倍的效果。

以汉字独特的语义加工为例，说明能否建立语义加工与脑区功能之间的因果联系。我们知道，大约80%的汉字是形声字，在2018年的一项研究中，我们操纵了形旁语义与整字语义的表义性，比如“钅”与金属相关，而带金字旁的汉字都与金属相关，金字旁具有强表义属性;而“阝”的表义性就比较弱，它并不能为整字（如“限”）提供语义线索。强/弱表义的形旁分别与不同的声旁组合，有些能构成真字，有些组合是不存在的假字。我们具体建构了4类汉字，让被试在核磁共振成像（MRI）设备中判断这些汉字材料是否为真字，设备记录被试的大脑活动。通过分析，我们识别出了4个语义加工的关键脑区：颞中回中部和后部区域，以及角回（AG）和颞前回（ATL）。其中角回同时对整字语义和形旁语义敏感，并不对二者的相互作用敏感。而颞前回同时对形旁和整字语义敏感，还对二者的交互作用敏感，表现出两种语义整合加工的特点。

语义整合是阅读过程中必不可少的加工，比如阅读双字词，需要将两个汉字的意义结合起来理解整字的意义。我们进一步通过实验来探讨这种双字词语义整合的脑机制。通过近红外光学成像技术，实验者让被试阅读三类双字词：透明词，如“炽热”的每个字义与整词语义都是相同或者相近的;不透明词，如“风流”的每个字义与整词语义都是完全不同的;单语素词，如“伶俐”的两个汉字不具有独立的字义，仅具备一个整词语义。通过将单语素词与前两类双字词对比，可以识别出语素整合加工，而通过透明词和不透明词的对比，可以识别出语义整合加工。结果发现，大脑左侧角回表现出透明度效应，加工透明词要比加工不透明词的血氧浓度变化更大;而左侧颞前回没有表现这种透明度效应，却表现出单语素词与两种合成词之间的差异。从而识别出在词汇整合加工中，角回主要负责语义加工，而颞前回主要负责语素形态加工。

为了进一步建立角回和颞前回与词汇整合加工的因果联系，我们使用经颅磁刺激技术来干预它们的激活。通过对上述脑区分别施加40秒磁刺激来抑制其活动，并结合近红外光学成像技术，直观有效地观测脑区的激活变化。我们发现，角回受抑制之后，透明度效应消失，而颞前回脑区受损之后，语素整合效应消失。研究结果从因果联系的角度表明，在词汇整合中角回负责语义整合加工，而颞前回负责语素形态整合。

该研究为脑功能调适的阅读学习和训练提供了极大的信心。当给大脑施加刺激干预之后，大脑的反应模式的确发生了改变，不仅建立了阅读加工与脑区活动之间的因果联系，而且也为脑功能调适技术的应用提供了实证依据。据此，我們可以得出肯定的结论，只要对特定脑区进行适当的刺激，就能对其功能起到相应的调适作用。

基于神经调适的阅读学习与训练，需要解决的另一个重要问题，就是如何从脑科学的研究视角出发，展开进行阅读学习与训练。对于这个问题，至少有三个方面的途径可以展开探讨。第一，针对特定脑区在阅读中的功能，设计和开发特定的行为任务，让被试进行针对性地训练即可达到脑区功能的改善，从而建立合适地阅读神经回路;第二，脑功能增强的阅读学习/训练技术，主要是识别脑区与阅读任务的因果联系之后，直接对该脑区施加刺激的同时训练阅读，以快速提升其脑区功能，并建立它与阅读行为之间的联系;第三，则是通过神经反馈技术，在阅读训练任务中即时反馈让被试调节特定脑区的活动，从而快速建立合适的阅读神经回路。

这里以第二种方法为例，简要介绍神经调适技术如何改变脑区活动，从而促进阅读学习，最终达到提升学习效果的目的。拼音文字的阅读研究发现，大脑左侧颞顶交接（TPC）区域主要负责形素到音素的对应加工，增强TPC的激活能否促进被试对于形素到音素的学习。2017年的一项研究对此进行了探讨。在实验过程中，汉语母语者被试进行人造语言的学习，建立词形与语音的对应关系，每次学习之前对被试施加20分钟的微弱直流电刺激以增强TPC脑区的活动。一种方式是整词学习，让被试直接记忆词形与其读音之间的对应;另一种方式是形-音转换的拼读学习，让被试建立形素到音素的转换规则。结果发现，增强TPC脑区功能有效地促进了形-音转换的阅读学习，而且，这种促进作用具有一定的持续作用。这就表明对增强特定脑区的功能，能够对阅读学习/训练起到极大的促进作用。

综上，基于神经调适的阅读学习与训练是完全可行的。脑科学研究已经在技术上解决了一些基本问题，能够建立脑区功能与阅读加工的因果联系，也能够通过增强脑区活动来促进阅读学习。如果将已有研究发现的阅读相关脑区都揭示出它们与阅读加工之间的因果联系，再基于此设计特定的脑区增强的阅读训练，能够极大提高阅读学习和训练的效果。

重要的是，基于神经调适的学习和训练在保证达到提升学习效果的同时，将直接跳过前面介绍的学习中最困难的部分，学生不需要大量地反复练习就可以直接建立最合适的神经回路，从而以最快速、高效的方法来“学会”阅读。