大脑如何学会阅读：进化旧回路给出的新线索

阅读在人类进化史上出现得太晚，大脑不可能预先长出一套专用器官。研究者因此追问：我们究竟借用了哪些既有脑回路来识字，这些差异又有多少来自遗传、经验与不同感官通道？

正文

复合趋势艺术品素描图像3D照片拼贴巨大的黑色白色剪影手持书沉浸在新的世界幻想想象力的灵感。

对于经验丰富的读者来说，识别此页面上的单词感觉很轻松。然而，从进化的角度来看，你的大脑不应该能够阅读。阅读已经存在了太短的时间，无法在大脑中形成一个专门的中心。

因此，大脑必须使用为其他目的进化的系统来学习阅读。但长期以来，人们一直不清楚它究竟招募了哪些系统来实现这一目标，以及如何实现这一目标。

这一点很重要，因为这些先前存在的系统之间的差异可以揭示为什么我们中的一些人比其他人更容易阅读。它还可以解释失聪、失明或有阅读障碍的人如何以截然不同的方式学习阅读。在我发表在大脑皮层上的新论文中，我想出了一些答案。

关于支持科学新闻

如果您喜欢这篇文章，请考虑通过订阅来支持我们屡获殊荣的新闻报道。通过购买订阅，您正在帮助确保未来有关塑造当今世界的发现和想法的有影响力的故事。

在我的研究中，我调查了个体阅读技能与精细大脑结构之间的关系。我还比较了具有不同程度遗传重叠的双胞胎，以了解共同的遗传因素是否有助于大脑结构与阅读技能之间的联系。

这些模式提供了关于分布式“阅读网络”的哪些部分可能为阅读提供初始条件以及哪些可能对经验做出更多反应的线索。

基本，神经硬件

我使用了人类连接组计划（ Human Connectome Project ）的高分辨率脑部扫描，这是一项针对健康年轻人的大型研究。参与者在扫描大脑时没有阅读。相反，他们分别完成了一系列语言测试。在我的研究中，最重要的测试是自适应阅读测试，参与者大声说出书面单词。我用他们在这次测试中的分数来衡量他们的阅读能力。

我发现，几个大脑区域有助于阅读所需的技能，有些区域与阅读有着可遗传的联系。需要明确的是，遗传性并不意味着我们以某种方式出生，不能改变。事实上，大脑在不断变化。相反，我们从一块部分遗传的粘土开始，我们一生都在不断塑造和精炼。

让我们从听觉能力开始。当我们在学校学习如何阅读时，我们通常从识别声音并将它们放在一起开始。事实上，感知语言声音结构的问题通常被认为是发展性阅读障碍的潜在因素。

为了阅读，孩子们学习将每个字母映射到一个声音，并将字母串连接成单词：字母s到“sss”声音， i到短“i” ， t到“t”声音，因此s-i-t发音为“sit”。将口语单词分解为单个语音从音节级别开始，将坐分为坐|叮。这需要识别响度缓慢变化的技能。大多数音节以s-这样的辅音开始安静，然后在元音（ -i- ）处发出更大的声音，以其歌唱特征，然后再次降低强度（ -t ）。

在我们学会如何正确阅读之前，大脑可以使用这样的听觉线索来检测口语中的音节及其内部结构，并开始识字之路。

特别适合这项任务的是位于左颞叶顶部的初级听觉皮层旁边的区域，该区域位于太阳穴和上耳下方。它被称为内侧皮带区域，可调节声音的缓慢、粗糙变化。引人注目的是，我发现它的神经细胞组织良好的结构与阅读能力有关。

这种关系有一个遗传因素，这表明这种感知系统的组织可能会影响我们学习阅读的难易程度。这种差异可能导致识字率的差异，这种差异不仅将患有阅读障碍的人与没有阅读障碍的人区分开来，而且会跨越整个人群。

但是，我们还需要了解我们所阅读的内容。熟练的读者通常可以看到单词并直接将其与意义联系起来，同时激活其声音。识别单词的视觉方面被认为是建立在我们通过其定义特征来区分面孔的能力之上。我们通过较小的部分（弓、点和线）来识别字母和单词，就像我们通过眼睛、鼻子和下巴识别面孔一样。

面部识别似乎取决于右前颞叶中称为背侧颞极的大脑区域。有趣的是，我发现这个区域的大小与阅读能力有关，这种组合也传承下来。一种可能的解释是，它可以帮助我们以与识别面部相似的方式识别书面文字。

最后，左前颞叶（前中颞回）的另一个区域被认为将单词形式和含义联系起来。它越大，我们就越能更好地破译意义。在理解单词的含义方面具有优势可能会使学习阅读变得更容易，这是有道理的。事实上，它的大小在遗传上也与阅读能力有关。

养育的作用

现在我们已经确定了大脑阅读能力的一些可能的初始条件--粘土块--我们可以转向粘土如何形成。

检测音节后，需要细化语音区分。这需要初级听觉皮层进行细粒度的声音分析。在这里，较厚的皮层（大脑的最外层）与更好的阅读技能有关。

但是，正如我发现的那样，这种阅读技巧和厚厚的皮层的结合并不是由基因驱动的。事实上，可能是这种体验--包括暴露于语音、其他形式的听觉分析（例如从音景中拾取不同的单个声音）和阅读练习--导致了更大的皮层厚度。

将声音与意义和视觉形式联系起来的神经纤维束的结构也与阅读能力相关。但这些关系似乎也不可遗传。当声音、意义和视觉单词形式在识字培训和一般语言接触期间连接时，这些捆绑包可能会发展。所以我们读得越多，大脑就会做得越好。

我们可以从中学到什么？有些大脑可能更容易学习发音、识别书面单词或理解单词的含义。然而，最终，我们的阅读和语言活动实质上塑造了大脑的阅读网络。换句话说，忠诚的父母、老师和言语治疗师实际上可以帮助孩子发展他们的内心世界。

学习阅读的其他方式

但学习阅读的方式不止一种，甚至不止一种。我曾经和一位患有阅读障碍的物理学教授交谈过。他无法轻易地说出单词，在阅读时也没有在脑海中听到它们。然而，他确实理解了文本，将其描述为书面文字在他的脑海中默默地建立了意义系统。他甚至觉得自己的阅读风格在他的工作中是有优势的。在倾听时，我不禁想知道他的前颞叶（参与识别熟悉的形式和获取意义）可能是什么样子。

我的猜测是，由于听觉途径的支持有限，他的大脑已经学会了更多地依赖书面单词形式和意义之间的直接联系。他的前颞叶可能有助于支持这种理解他所读内容的替代途径。

当然，这并不意味着阅读障碍是成为物理学教授的必要条件。对于许多人来说，阅读困难可能意味着一场艰苦的斗争。即使对他来说，达到这样的熟练程度也不是一件容易的事。

天生聋哑人提供了另一个引人注目的例子，说明大脑寻找替代途径来学习如何阅读。与物理学教授一样，熟练的聋人读者可以严重依赖书面文字的视觉形式和含义。然而，对于手语者来说，学习阅读还意味着在书面文字和另一种语言（即手语）之间建立联系。手语是独立的系统，有自己的词汇和语法，而不是翻译成手语的口语。

盲文提供了另一种阅读途径。它通过凸起点的图案来表示字母，允许通过触摸而不是视觉来阅读单词。值得注意的是，早年失明的人在阅读盲文时可以调动大脑中通常负责视觉的部分。

“最不识字的”大脑？

最近，有很多关于人类正在成为“后文盲”的讨论。我们越来越多地转向短视频、音频和其他媒体，而不是阅读长篇文章，更不用说书籍了。事实上，经合组织的一份报告发现，识字技能正在下降。

我们应该对这种发展感到担忧，因为识字最终是民主的基础。我们需要深度阅读的能力，以及随之而来的持续关注，以正确评估想法和政策。

无论我们如何阅读，我们都需要感谢我们聪明的大脑所提供的能力。我们已经学会了破解我们的大脑，将不同类型的信息——听觉的、视觉的、甚至触觉的——与意义结合在一起。

而且它还不止于此。我们建立了日益复杂的意义网络，帮助我们理解和影响我们生活的世界。

那么，我们是否应该向后文字时代投降，停止锻炼这个非凡的大脑网络呢？如果你问我，我就没有机会。相反，我们应该继续将灰色粘土块塑造成更加美丽的形状。我们该怎么做呢？我们读书。

是时候捍卫科学了

如果您喜欢这篇文章，我想请求您的支持。 180 年来，《科学美国人》一直是科学和工业的倡导者，而现在可能是这两个世纪历史上最关键的时刻。

SciAm 总是给我带来教育和快乐，并激发我对广阔而美丽的宇宙的敬畏之情。我希望它也能为你做到这一点。

如果您订阅《科学美国人》，您将有助于确保我们的报道以有意义的研究和发现为中心；我们有资源来报告威胁美国各地实验室的决定；在科学本身的价值常常被忽视的时代，我们支持新晋科学家和在职科学家。

作为回报，您可以获得重要新闻、引人入胜的播客、精彩的信息图表、不容错过的时事通讯、必看视频、具有挑战性的游戏以及科学界最好的写作和报告。您甚至可以向某人赠送订阅。

对于我们来说，现在是站起来展示科学为何如此重要的重要时刻。我希望您支持我们完成这一使命。

思想框架

文章从阅读的进化悖论进入，先解释大脑如何回收语音、面孔识别和语义连接等旧系统，再用遗传研究区分先天差异与训练塑形；聋人、盲人和阅读障碍者的路径进一步证明，阅读不是单一路线，而是大脑在约束条件下建立视觉、声音与意义连接的多种方案。