基于腦功能調(diào)適的閱讀學習與訓練研究

楊劍峰

學習閱讀的兩個關(guān)鍵點

閱讀是建立視覺詞匯與語音/語義系統(tǒng)聯(lián)結(jié)的過程。在本質(zhì)上，閱讀學習與一般技能的學習一樣，都需要經(jīng)過以下幾個環(huán)節(jié)：先是建立最初的行為方式，然后經(jīng)過反復(fù)練習達到熟練程度，再經(jīng)過長期的經(jīng)驗積累形成特異化的大腦神經(jīng)回路。從最初行為方式的建立到特異化神經(jīng)回路的形成，有兩個關(guān)鍵點：第一個關(guān)鍵點是需要反復(fù)地練習以達到熟練，第二個關(guān)鍵點是需要長期的經(jīng)驗積累才能形成特異化的神經(jīng)回路。

這兩個關(guān)鍵點意味著學生在學會閱讀的過程中，面臨著巨大的挑戰(zhàn)。第一個關(guān)鍵點是反復(fù)練習。要求學生要想掌握一個知識或獲取一項技能，需要付出大量的時間和精力來反復(fù)練習，這是學生學習面臨的巨大壓力，成為許多學生學習痛苦的根源。第二個關(guān)鍵點是需要長期的經(jīng)驗積累，它在閱讀過程中發(fā)揮了重要作用。2014年的一項研究中，被試選取的是一組大學生，他們都通過了六級考試。研究者對比了他們在閱讀中文和英文時的大腦激活，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論是閱讀詞匯還是句子，他們在兩種語言材料上都表現(xiàn)出很大的腦區(qū)激活差異。也就是說，即便是經(jīng)過了多年學習的英語高水平大學生，他們也沒有形成相同的腦激活模式，關(guān)鍵是他們的腦激活也沒有像英語母語者一樣。綜上，我們可以了解到，這兩個關(guān)鍵點都極大地限制了在大腦神經(jīng)回路上的“學會”閱讀。

長期以來，研究者都試圖清晰地揭示出閱讀學習的影響因素，試圖回答如何才能更好地學會閱讀這一問題。前人研究得到的影響因素大體可以歸結(jié)為教育、環(huán)境以及個體的基因，闡明清楚這些因素對于改善環(huán)境促進學習來說肯定是積極的，但無論歸結(jié)到哪個方面的因素，對于閱讀學習和訓練似乎都是消極的。尤其是歸結(jié)到基因方面，似乎就注定了個體終將無法學會。而教育面臨的現(xiàn)實問題是，無論個體出生于什么樣的家庭、社會經(jīng)濟地位如何、先天的基因基礎(chǔ)如何，我們都需要個體能夠?qū)W會閱讀。近年來的腦科學研究為實現(xiàn)這個目標提供了可能。

基于神經(jīng)調(diào)適的閱讀學習與訓練

在閱讀學習的基本過程中，“學會”閱讀的終極目標是建立合適的大腦神經(jīng)回路。隨著腦科學技術(shù)的迅速發(fā)展，我們能否利用腦科學的研究發(fā)現(xiàn)突破傳統(tǒng)學習過程的困難，讓個體學得更快、更好？基于神經(jīng)調(diào)適的腦功能增強技術(shù)，我們對這一問題回答是肯定的，可以從閱讀學習和訓練的神經(jīng)調(diào)適相關(guān)研究切入。

基于神經(jīng)調(diào)適的閱讀學習與訓練，需要解決一系列的問題。首先需要建立腦區(qū)功能與閱讀加工之間的因果聯(lián)系，只有建立了腦區(qū)活動與閱讀行為之間的關(guān)聯(lián)，才能對該腦區(qū)進行干預(yù)和調(diào)適，從而增強閱讀學習，最終起到事半功倍的效果。

以漢字獨特的語義加工為例，說明能否建立語義加工與腦區(qū)功能之間的因果聯(lián)系。我們知道，大約80%的漢字是形聲字，在2018年的一項研究中，我們操縱了形旁語義與整字語義的表義性，比如“钅”與金屬相關(guān)，而帶金字旁的漢字都與金屬相關(guān)，金字旁具有強表義屬性;而“阝”的表義性就比較弱，它并不能為整字（如“限”）提供語義線索。強/弱表義的形旁分別與不同的聲旁組合，有些能構(gòu)成真字，有些組合是不存在的假字。我們具體建構(gòu)了4類漢字，讓被試在核磁共振成像（MRI）設(shè)備中判斷這些漢字材料是否為真字，設(shè)備記錄被試的大腦活動。通過分析，我們識別出了4個語義加工的關(guān)鍵腦區(qū)：顳中回中部和后部區(qū)域，以及角回（AG）和顳前回（ATL）。其中角回同時對整字語義和形旁語義敏感，并不對二者的相互作用敏感。而顳前回同時對形旁和整字語義敏感，還對二者的交互作用敏感，表現(xiàn)出兩種語義整合加工的特點。

語義整合是閱讀過程中必不可少的加工，比如閱讀雙字詞，需要將兩個漢字的意義結(jié)合起來理解整字的意義。我們進一步通過實驗來探討這種雙字詞語義整合的腦機制。通過近紅外光學成像技術(shù)，實驗者讓被試閱讀三類雙字詞：透明詞，如“熾熱”的每個字義與整詞語義都是相同或者相近的;不透明詞，如“風流”的每個字義與整詞語義都是完全不同的;單語素詞，如“伶俐”的兩個漢字不具有獨立的字義，僅具備一個整詞語義。通過將單語素詞與前兩類雙字詞對比，可以識別出語素整合加工，而通過透明詞和不透明詞的對比，可以識別出語義整合加工。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大腦左側(cè)角回表現(xiàn)出透明度效應(yīng)，加工透明詞要比加工不透明詞的血氧濃度變化更大;而左側(cè)顳前回沒有表現(xiàn)這種透明度效應(yīng)，卻表現(xiàn)出單語素詞與兩種合成詞之間的差異。從而識別出在詞匯整合加工中，角回主要負責語義加工，而顳前回主要負責語素形態(tài)加工。

為了進一步建立角回和顳前回與詞匯整合加工的因果聯(lián)系，我們使用經(jīng)顱磁刺激技術(shù)來干預(yù)它們的激活。通過對上述腦區(qū)分別施加40秒磁刺激來抑制其活動，并結(jié)合近紅外光學成像技術(shù)，直觀有效地觀測腦區(qū)的激活變化。我們發(fā)現(xiàn)，角回受抑制之后，透明度效應(yīng)消失，而顳前回腦區(qū)受損之后，語素整合效應(yīng)消失。研究結(jié)果從因果聯(lián)系的角度表明，在詞匯整合中角回負責語義整合加工，而顳前回負責語素形態(tài)整合。

該研究為腦功能調(diào)適的閱讀學習和訓練提供了極大的信心。當給大腦施加刺激干預(yù)之后，大腦的反應(yīng)模式的確發(fā)生了改變，不僅建立了閱讀加工與腦區(qū)活動之間的因果聯(lián)系，而且也為腦功能調(diào)適技術(shù)的應(yīng)用提供了實證依據(jù)。據(jù)此，我們可以得出肯定的結(jié)論，只要對特定腦區(qū)進行適當?shù)拇碳?，就能對其功能起到相?yīng)的調(diào)適作用。

基于神經(jīng)調(diào)適的閱讀學習與訓練，需要解決的另一個重要問題，就是如何從腦科學的研究視角出發(fā)，展開進行閱讀學習與訓練。對于這個問題，至少有三個方面的途徑可以展開探討。第一，針對特定腦區(qū)在閱讀中的功能，設(shè)計和開發(fā)特定的行為任務(wù)，讓被試進行針對性地訓練即可達到腦區(qū)功能的改善，從而建立合適地閱讀神經(jīng)回路;第二，腦功能增強的閱讀學習/訓練技術(shù)，主要是識別腦區(qū)與閱讀任務(wù)的因果聯(lián)系之后，直接對該腦區(qū)施加刺激的同時訓練閱讀，以快速提升其腦區(qū)功能，并建立它與閱讀行為之間的聯(lián)系;第三，則是通過神經(jīng)反饋技術(shù)，在閱讀訓練任務(wù)中即時反饋讓被試調(diào)節(jié)特定腦區(qū)的活動，從而快速建立合適的閱讀神經(jīng)回路。

這里以第二種方法為例，簡要介紹神經(jīng)調(diào)適技術(shù)如何改變腦區(qū)活動，從而促進閱讀學習，最終達到提升學習效果的目的。拼音文字的閱讀研究發(fā)現(xiàn)，大腦左側(cè)顳頂交接（TPC）區(qū)域主要負責形素到音素的對應(yīng)加工，增強TPC的激活能否促進被試對于形素到音素的學習。2017年的一項研究對此進行了探討。在實驗過程中，漢語母語者被試進行人造語言的學習，建立詞形與語音的對應(yīng)關(guān)系，每次學習之前對被試施加20分鐘的微弱直流電刺激以增強TPC腦區(qū)的活動。一種方式是整詞學習，讓被試直接記憶詞形與其讀音之間的對應(yīng);另一種方式是形-音轉(zhuǎn)換的拼讀學習，讓被試建立形素到音素的轉(zhuǎn)換規(guī)則。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增強TPC腦區(qū)功能有效地促進了形-音轉(zhuǎn)換的閱讀學習，而且，這種促進作用具有一定的持續(xù)作用。這就表明對增強特定腦區(qū)的功能，能夠?qū)﹂喿x學習/訓練起到極大的促進作用。

綜上，基于神經(jīng)調(diào)適的閱讀學習與訓練是完全可行的。腦科學研究已經(jīng)在技術(shù)上解決了一些基本問題，能夠建立腦區(qū)功能與閱讀加工的因果聯(lián)系，也能夠通過增強腦區(qū)活動來促進閱讀學習。如果將已有研究發(fā)現(xiàn)的閱讀相關(guān)腦區(qū)都揭示出它們與閱讀加工之間的因果聯(lián)系，再基于此設(shè)計特定的腦區(qū)增強的閱讀訓練，能夠極大提高閱讀學習和訓練的效果。

重要的是，基于神經(jīng)調(diào)適的學習和訓練在保證達到提升學習效果的同時，將直接跳過前面介紹的學習中最困難的部分，學生不需要大量地反復(fù)練習就可以直接建立最合適的神經(jīng)回路，從而以最快速、高效的方法來“學會”閱讀。