聋人唇读的大脑机制研究综述

摘要 特定区域整合模型与信息传输接替模型提供了聋人唇读不同的大脑机制,前者认为聋人唇读是由特定大脑皮层(如STS,后扣带回等)加工的结果,听觉皮层并未 参与视觉语言认知加工;后者认为聋人唇读的大脑机制与正常人无声唇读的大脑机制基本相似,是通过皮层下的连接区域(如屏状核)激活了视觉皮层、听觉皮层 等。但更多的证据支持信息传输接替模型。聋人的听觉皮层具有可塑性,早期的语言经验对言语加工神经通路的建立具有很大的影响。

1、聋人唇读大脑机制研究的背景

听觉是人的主要感觉通道,聋人因听觉缺陷,更多以眼代耳,通过唇读和使用手语来进行语言交流。在世界聋教育的发展过程中,尽管一直存在着唇读和手语之争,但 在研究方法上经历了从理论思辨到实证研究的过程。随着现代科学技术的发展和实验条件的改进,目前聋童手语与唇读的研究主要通过脑功能成像等技术来深入探讨 聋童手语和唇读的认知机制和生理机制。例如,Corina等人(1992) [1]采用尸体解剖的方法来探讨聋人手语的大脑功能定位,采用磁共振脑功能成像(FMRI)技术来探讨手语和唇读的关系。但因我国特殊教育起步较晚,对聋 人手语与唇读的大脑功能定位研究刚刚才开始,如方俊明、何大方(2003)采用功能性磁共振脑成像技术对聋人手语的大脑机制进行了研究[2],但缺乏以我 国聋童为被试,采用高科技的实验设备来探讨唇读大脑机制的研究成果。

2、聋人唇读的大脑机制

聋人因听觉损伤导致视觉语言(唇读与手语)成为大多数聋人语言信息输入的基本方式。许多聋人的唇读能力不低于正常人是否意味着聋人与正常人具有相同的加工策略与神经功能系统,已有的研究成果存在一定的分歧。两个具有代表性的理论对这一问题进行了解释。

2.1、特定区域整合模型(site-specific integration model)

特 定区域整合模型[3]认为特定的皮层区域对感觉输入特定整合信息进行了加工。这一理论建立在早期神经解剖学和神经生理学研究的基础上,提出大脑中存在一些 联结区域(association areas)仅仅加工特定的刺激整合信息。这些区域存在于弓形回间沟(arcuate sulus),颞上回回间沟(superior temporal sulcus, STS),顶下叶后部(inferior and superior parietal lobule),杏仁核团(amygdaloid complex),包括顶叶皮层(rhinal cortex)和海马(hippocampus),以及上丘脑 (superior colliculus)。

功能神经成像研究已经 发现正常人在无声唇读期间激活了左颞区(left temporal regions)[4-5]。这一激活区域可能包括Heschl回的侧顶部和次级听觉皮层(secondary auditory cortex)(BA41/42)。先天聋人进行无声唇读时并没有系统地激活这些区域[5]。而且颞区激活,特别在聋被试的左半球,延伸到其他不同区域。 左侧颞上回回间沟管理和调节正常人的视听语言整合[6]。MacSweeney等人(2002)[6]的研究发现,正常人唇读期间在左侧颞皮层内的听觉语 言加工感受区表现了广泛的激活。他们表现出了颞上回回间沟双侧激活,且延伸到颞回的中部和上部区域,包括BA42(次级听觉皮层)。相比而言,先天聋人唇 读期间左颞叶(temporal lobe)并没有表现任何明显的激活。两组被试唇读期间在颞上回回间沟两侧表现出明显差异,正常人比先天聋人表现更大的激活。先天聋人唇读期间后扣带回 (posterior cingulate cortex)出现激活,而正常人却未出现该区域激活。其激活是对唇读的特定反应,而不是面部运动的结果,据此推论,后扣带回的功能就是进行唇读感知加 工。然而,Soderfeldt等人(1997)[7]研究表明正常被试在唇读期间作为听觉感受区的A2区域并未被激活。Bernstein等人 (2002)[8]发现,正常人的无声唇读激活了颞上回前部,后部及侧部,但并没有激活初级听觉皮层区域。这些结果说明视觉语言感知并不是主要依赖于初级 听觉皮层感受区。
总之,该模型认为聋人唇读是由特定大脑皮层加工(如STS,后扣带回等)的结果,听觉皮层并没有参与视觉语言认知加工过程。

2.2、信息传输接替模型(communication relay model)

信息传输接替模型[3]认为加工单一感觉刺激(如单通道刺激)的神经中枢与加工多感官刺激的区域一样。重要的是,每一感官刺激通过皮下层的连接区域(subcortical relay area)可以到达其它感觉皮层。

Campbell & Dodd (1980)[9]对正常人无声唇读的测试表明,读唇和听声音表现出了相似的认知加工机制。Finney等人(2001)[10]运用FMRI技术来测定 语前致聋聋人与正常人听觉皮层对视觉刺激的激活情况。结果发现,聋人在右侧听觉皮层区域出现了明显的激活,对应的区域是Brodmann42、22、 41,说明语前致聋聋人发生了视觉刺激在听觉皮层的加工。Calvert等人(1997)[4]运用功能性磁共振成像技术对五名正常被试进行无声唇读时大 脑区域激活的实验研究发现,无声唇读过程激活了外侧颞叶听觉皮层,并与双侧Brodmann41、42和22听觉感受区的激活部位相重叠。这说明视觉信息 可在听觉相关皮层将语音分类为特征性音素之前影响所听言语的理解。而无语言意义的面部动作不能激活与无声唇读相关的听觉感受区,却出现双侧后扣带皮层、内 侧额叶和额极的激活,该部位可能与需要集中注意力的活动有关,也可能与测试者不熟悉这种方式的面部动作刺激(与较熟悉的面部语言动作比较)有关。

Ingrid 等人(2002)[3]通过提供同步视听刺激与异步视听刺激条件激活了许多一样的感觉皮层特定区域,说明这些区域在单一通道和跨通道加工中是同样重要的。 两种条件下都激活了过去已经发现的语言感知皮层区域。然而,视听信息整合加工另外激活了屏状核(claustrum),一个区域延伸到脑岛。这说明屏状核 可能是各种感觉器官潜在的接替联系区域。屏状核有序地建立了视觉、听觉、体觉等皮层的联系。

可见,该理论模型认为,聋人唇读的大脑机制与正常人无声唇读的大脑机制基本相似,通过皮层下的连接区域(如屏状核)激活了视觉皮层、听觉皮层等。

2.3、两种模型之歧见

特定区域整合模型与信息传输接替模型的分歧主要集中在以下几个方面:首先,两种模型对单通道与跨通道信息加工的皮层机制的认识不同。特定区域整合模型认为, 单通道与跨通道的皮层加工机制不同,皮层中存在单独进行跨通道加工的区域;而信息传输模型则认为单通道与跨通道的皮层加工机制一样,激活的皮层区域相同, 但激活的水平存在差异。可见,前者认为单通道与跨通道的信息加工的皮层机制存在质的差异,后者认为只存在量的区别。

其次,两种模型对信息加工神经通路的看法不同。前者认为单通道与跨通道分别存在不同的独立的神经通路,而后者认为单通道与跨通道存在相同的神经通路,是通过皮层下的接替区域与不同皮层神经网络进行联系的。

第三,两种模型对大脑皮层的激活部位认识不同。前者认为单通道与跨通道存在不同的激活部位,后者认为激活部位相同,只是激活程度不同,两种刺激比一种刺激激活水平要高。

3、聋人听觉皮层的功能差异

谈 到聋人视觉语言的皮层加工机制,已经确证视觉皮层感受区参与了认知加工,但听觉皮层参与与否仍然存在争论。特定区域整合模型与信息传输接替模型分别提供了 相关证据。唇读的皮层激活模式之差异可能与被试学习唇读的时间及方式有关。但越来越多的研究证据支持信息接替模型。语音信息在作为听觉感受区(A2)的颞 上回进行语音和语义加工[11]。Shigeru等人(2000)[12]研究发现,尽管语前致聋聋人的A2区域能被激活,但激活的刺激通道有差异。两名 儿童期掌握了唇读的语前致聋聋童在植入人工耳蜗后并未能发展A2区域对听觉刺激的加工功能,但唇读能激活A2区域。同时运用人工耳蜗与唇读的情况下,两名 被试的语音识别正确率很高,分别为89.2%与92%。一名10岁时植入人工耳蜗的语前致聋聋童,此前并没有掌握诸如唇读或手语之类的视觉语言,运用人工 耳蜗培训其听觉能力达5年零5个月,结果A2区域获得了口语的听觉加工功能,但唇读能力并没有得到提高。这表明皮层修复发生了,且通过运用人工耳蜗,该聋 人A2区域成功地获得了听觉加工功能。可见,聋人的听觉皮层具有可塑性,早期的语言经验对言语加工神经通路的建立具有很大的影响。

4、总结

先进的无损伤脑成像技术,如脑电、FMRI和PET等的使用,使人们揭示聋人唇读的皮层机制成为可能。已有研究成果对聋人唇读大脑机制存在分歧,但越来越多 的研究证据支持信息传输接替模型。聋人听觉皮层的功能差异说明大脑神经回路的形成与语言环境有密切的关系,表明听觉皮层具有可塑性。未来研究有待解决的问 题主要有:进一步探讨聋人唇读大脑机制以及听觉皮层的功能差异;唇读与手语能否同时加强听觉皮层的激活,双重刺激条件是否比单一刺激条件导致了听觉皮层的 更高水平的激活;等等。这些研究成果将为聋校双语(手语与口语)教学的可行性提供生理学的理论基础。

资料来源:雷江华,方俊明.聋人唇读大脑机制研究综述.心理科学,2005,1: 8-10

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