德热里纳的卓越发现之后100多年,我的同事、神经学家洛朗·科昂(Laurent Cohen)和我 7 ,还有其他一些研究者 8 ,在新的患者身上重新研究C先生的症状。我们发现德热里纳所描述的那种脑损伤竟还颇为常见。我们的纯失读症患者大多是左侧枕-颞区受到损伤,与C先生的损伤位置大致相同,这样的损伤经常是血块阻塞左侧大脑后动脉造成的,导致这一区域的供血受到影响。图2-1显示了我们在三个近期的个案中所看到的脑损伤轮廓。三个损伤都影响了左半球后侧的下表面。
现代磁共振成像(magnetic resonance imaging,简称MRI)比德热里纳当时所用工具先进得多。我们不仅不需等待解剖就能看到损伤区域,还可以得到不同患者的脑损伤的电脑图像,然后修正脑的大小与形状上的个体差异,把这些损伤图贴在一个统一的解剖学空间中。这样我们能做的就比德热里纳更多:我们可以找出哪些皮质区域是对阅读障碍起到独特作用的,把这些区域与色盲等其他视觉缺陷相关的区域区分开。其中的逻辑很简单。首先,找到较多数量的失读症患者,然后我们在三维空间中找到他们脑损伤的重叠区域。这种对多个脑进行平均所得到的信息可以去除中风中所固有的空间随机性,从而将与阅读障碍有关的区域找出来。其次,我们再从这个区域中减去另一组没有失读症的患者的脑损伤区域。最终就得到一张电脑图像,它精确地标示出哪些区域的损伤会选择性地导致阅读障碍。
如图2-1中所示,这项分析显示,左半球后部的大部分区域在阅读中并没有特殊的作用。枕区损伤常常出现在纯失读症患者脑中,但是也出现在其他没有失读症的脑损伤患者的脑中。实际上,我们知道这些区域与视觉分析的初期阶段有关,这些阶段并不是专门处理阅读的,它们对形状、颜色或物体的视觉识别也有所贡献。因此,如果中风只影响了这些后部区域,那么引起的就是一般性的视觉缺陷。这样的患者通常会丧失视野内部分视觉,有可能会对呈现在他们注视点右侧的刺激表现出半盲或全盲状态。他们经常觉得单词的右侧很难看清,并经常出现向右的眼动。这些视觉缺陷可能会降低阅读速度,特别是对那些需要数次眼动的长句子,但是从原本的意义上说,我们不应该将这些缺陷与纯失读症混淆 9 。
纯失读症的关键区域位于枕极前几厘米的地方,在大脑左半球的底侧。这一区域在本书中占有重要地位,它有好几个名字。解剖学家叫它左侧枕-颞区(left occipito-temporal area),因为它在脑的枕叶与颞叶的交界,在一个叫作外侧枕-颞沟(lateral occipito-temporal sulcus)的皮质凹陷处(在图2-2中可以找到这些区域的位置)。洛朗·科昂和我则建议把这个区域叫作视觉词形区(visual word form area),这一名称现在已经成为科学文献中的标准说法,它所强调的是这一区域在字母与单词形状的视觉分析中起到的重要作用 10 。然而这两个名称都比较拗口。在本书中,为了简单起见,我会称它为“脑中的文字盒子”或“文字盒子区”,这一名称很好地总结了我们对这一区域功能的认识:它处理输入的文字信息!我们将会看到,这一脑区确实在如下过程中发挥着重要的作用:对字符串进行快速识别的过程,以及信息向更高级区域传递以便计算发音和词义的过程。
图2-2 两种阅读神经模型
经典的阅读神经模型(图片上部)现在已经被一种并行加工的“交错式”模型(图片下部)所取代。左半球枕-颞区的“文字盒子区”对字符串的视觉形态进行辨别,然后将这种具有恒常性的视觉信息传递给分布于左半球各处的很多区域,它们分别对单词的意义、语音模式和发音进行编码。所有浅灰色的区域都不是阅读所专用的,它们主要用于口语的加工。因此,阅读的学习过程就是在视觉区与语言区间建立有效连接的过程。所有的连接都是双向的。我们现在还不完全了解它们具体的组织方式,脑中的连接实际上很可能比这幅图所展示的更加复杂。
与德热里纳不同,我们现在认为负责字母的视觉识别的主要区域并不是脑后上部的角回,而是个非常不同的区域,即位于脑偏下部的“文字盒子区”。因此,德热里纳的错误可能源于C先生脑损伤的独特性。与大多数纯失读症患者不同,C先生的“文字盒子区”并没有遭到直接的破坏,而很可能只是其连接被切断了,在这一点上德热里纳是对的。他只不过搞错了到底是哪个位置的脑区被切断了连接,这个脑区实际上位于腹侧视觉系统,而不是角回所在的背侧区域。
我们现在知道,至少有三种脑损伤可以让视觉词形区运作异常 11 。最简单的情况显然是直接损伤这个区域。然而,这个区域也可能由于上游信息切断而得不到视觉输入,C先生就是如此。还有可能是下游连接的问题,使这一区域不能将信息发送到脑的其他区域。在任何一种情况中结果都一样,都会严重损害识别书面文字的能力。
德热里纳还弄错了一个更加根本性的问题。他大大低估了脑阅读系统结构的复杂性。德热里纳和很多后来的科学家,如哈佛大学的神经学家诺曼·格施温德(Norman Geschwind)一样 12 ,都将阅读系统想象成了一条简单的加工链。他们声称书面文字以视觉模式进入枕极,再传入角回与单词的视觉图像建立联系。然后神经的激活将传导到威尔尼克区(Wernicke's area)——单词的听觉表象所在地,再到布洛卡区(Broca area),提取出发音的模式,最后进入控制肌肉的运动皮质。这一结构是序列化的、简单的、线性的,就像工厂的生产线一样。实际上,这种想法颇有19世纪机械类比的味道,那时候人们喜欢将脑的功能比喻为电流的传递或蒸汽机中蒸汽的流动。当然,我们可以看到这些最初的神经学图式与笛卡尔的液压机图式之间一脉相承的关系。笛卡尔用“动物精神”在体内管道中的循环来解释神经反射。这种反射弧的比喻盛行了几代。
我们不能因为德热里纳当初的错误而责怪他,毕竟我们比他多了一个世纪的心理学和神经科学的研究积累。今天,我们抛弃了早期的序列化模型,认为脑是一种丛林般复杂的结构,有多个功能同时并行运作。一方面,在尝试过用电脑编程实现视觉形状识别后,我们认识到了视觉的复杂性,以及它不可能被简化为一条脑“意象”的简单链条。即使是识别一个字母也需要一系列错综复杂的运作。另一方面,在阅读之中,视觉分析只是第一步。在之后,我们还需要集合很多种不同的思维表征:词根、词义、发音模式及运动发音图式等。通常这些运作过程需要数个不同的皮质区域同时参与,而它们之间的连接也不是线性链。所有这些脑区都同时协力运作,而它们发出的信息也经常彼此交结。此外,所有的连接都是双向的:如果区域A连接到区域B,那么反过来从B到A的连接也一定存在。
这些基本的解剖学原理能够让我们为阅读者勾勒出一幅新的脑图(见图2-2)。据我们所知,这张图中所有的区域都与单词的阅读有关。虽然如此,我的这张图仍然只是暂时的,虽然它看上去已经较为复杂,但与实际情况相比这张图很可能仍然太简单了,漏掉了很多核心的脑区与连接。与德热里纳不同,我的这张图所展示的并不是一种产生序列化视觉的脑组织图像,而是另外一种图式,即很多脑区可以同时被激活。因此,当今的脑科学家们更加谨慎。虽然拥有很多脑成像工具,我们的图式还是很难清晰地将功能与脑区联系起来,因为它们都是同时工作的,而且进行着高速的互动。德热里纳可以满心欢喜地指出视觉、听觉和运动分别对应着皮质中的什么位置,可是我们却不可以。毫无疑问,我们可以更加精细地观察皮质功能运作,但这却让神经心理学家头痛不已,让我们不禁怀疑究竟还能不能有这样一天,我们能清晰地把握脑的这种复杂回路。
我们现在还不清楚科学家最终是否能完全理解脑的阅读机制。当然,我们对于脑的阅读系统的理解,特别是对为脑提供输入信息的“文字盒子区”的理解已经有所进步了。我们现在知道,这个视觉输入区占据重要的战略位置,似乎只有通过它,所有的视觉信息才能流动起来,然后分散到大脑左半球中各种不同的区域中去。另外,这种战略性位置还可以解释,为什么这一区域的损伤将导致书面文字加工能力完全丧失(如C先生的案例),让文字看起来像是一系列无意义的小点。但是这一区域的运作依赖哪些原理呢?