斯坦尼斯拉斯·迪昂是法兰西学院实验认知心理学教授,同时也是法国最先进的神经影像研究中心 NeuroSpin 的 INSERM-CEA 认知神经影像部门主任。迪昂因其对数字的脑基础研究而闻名,他的研究普及于他的著作《数字感:mind 如何创造数学》(牛津大学出版社,1999 年)。在他的新书《大脑中的阅读:人类发明的科学与演变》(维京成人出版社,2009 年)中,他描述了他探索理解一项惊人壮举的过程,这项壮举我们大多数人都认为理所当然:将页面(或屏幕)上的标记翻译成语言。《Mind Matters》编辑加雷思·库克最近与迪昂讨论了阅读艺术如何揭示我们的文化发明与我们进化的大脑之间的基本关系。
大众科学 Mind:您是如何对阅读的神经科学产生兴趣的?
斯坦尼斯拉斯·迪昂:我长期以来的兴趣之一是人类大脑如何被教育和文化所改变。学习阅读似乎是我们强加给我们孩子大脑的更重要的改变之一。它对我们产生的影响非常诱人。阅读提出了大脑和文化如何互动的非常基本的问题。
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当我开始在这个领域进行实验研究时,使用我可支配的不同工具——来自患者的行为、功能性磁共振成像 [fMRI]、脑电图 [EEG] 测量的电活动变化,甚至植入颅骨下的颅内电极——我震惊地发现我们总是发现相同的区域参与阅读过程。我开始想知道,鉴于大脑显然不是为这个目的而进化的,我们的大脑怎么可能适应阅读。寻找答案导致了这本书的诞生。最终,阅读迫使我们提出一种非常不同的文化与大脑之间的关系。
Mind:这种新关系与更传统的文化和大脑观点有何不同?
迪昂:社会科学中一种经典的,尽管通常是隐含的观点是,人类大脑与其它动物的大脑不同,它是一种学习机器,可以适应本质上任何新颖的文化任务,无论多么复杂。如果这个想法是正确的,我们人类将从我们过去的本能中解放出来,并可以自由地发明全新的文化形式。
我提出的是,人类大脑比我们想象的更受约束,并且它对可能的文化形式的范围施加了强大的限制。本质上,大脑不是为文化而进化的,而是文化进化为可以被大脑学习的。通过其文化发明,人类不断地在大脑中寻找特定的生态位,无论哪里有可塑性的空间,都可以被利用来“回收”大脑区域并将其用于新的用途。阅读、数学、工具使用、音乐、宗教系统——所有这些都可以被视为皮层回收的例子。
当然,这种将文化视为受约束的“乐高游戏”的观点并不新鲜。它与已故的克劳德·列维-斯特劳斯所例证的人类学结构主义观点密切相关,该观点认为,任何文化现象都可以根据世界各地普遍存在的某些结构来理解。我提出的是,跨文化重复出现的普遍结构——神话、婚姻传统、语言——实际上最终都可以追溯到特定的大脑系统。
在阅读的情况下,我们的书写系统的形状已经朝着逐步简化的方向发展,同时与所有灵长类动物大脑中存在的视觉编码方案兼容。美国伦斯勒理工学院的神经科学家马克·张吉发现的一个令人着迷的发现是,世界上所有的书写系统都使用同一组基本形状。对猕猴神经元的记录表明,这些形状中的几种已经是所有灵长类动物视觉系统的一部分,因为它们对于编码自然视觉场景也很有用。猴子的大脑已经包含对这些自然发生的形状“字母表”优先响应的神经元,包括 T、L 和 Y。我们仅仅“回收”这些形状(以及皮层的相应部分),并将它们变成语言的文化代码。[有关张吉工作的更多信息,请参阅梅琳达·温纳的“起源”;评论,《大众科学 Mind》,2009 年 7 月/8 月。]
Mind:在您的新书中,您将大脑的一部分描述为“信箱”。您能解释一下您是什么意思吗?
迪昂:信箱,在科学文献中也称为“视觉词形区域”,是我给大脑区域起的昵称,每当我们阅读单词时,它都会系统地响应。它位于左半球,在下表面,属于更广泛的视觉区域集合,这些区域帮助我们识别我们的环境。这个特定区域专门用于书写字符和单词。令人着迷的是,它在我们所有人的相同位置——无论我们阅读中文、希伯来语还是英语,无论我们是使用整体语言还是语音方法学习的,一个大脑区域似乎都承担了识别视觉单词的功能。
Mind:但是阅读是一个相对较新的发明,那么在我们有书写语言之前,信箱在做什么呢?
迪昂:这是一个极好的问题——我们真的不知道。插入这个区域的整个区域都参与不变的视觉识别——它帮助我们识别物体、面孔和场景(无论光照或其他表面变化如何)。
我们正在开始对文盲进行脑成像实验,我们发现这个区域在响应单词之前,对物体和面孔的图片有偏好。我们还发现,这个区域特别关注自然形状轮廓中存在的小特征,例如树枝中的 Y 形。我的假设是,我们的字母是从文化层面对这些形状的回收中产生的。大脑没有足够的时间进化“为了”阅读——所以书写系统进化“为了”大脑。
Mind:我们大脑的能力和局限性如何塑造数学等其它活动?
迪昂:我专门写了一本书《数字感》,讲述我们对数字的本土直觉以及它们如何塑造我们的数学。基本上,我们从进化中继承的只是一种粗略的数字感。我们与其他动物共享它,甚至婴儿在出生后的头几个月就拥有它。但它只是近似的和非符号的——它不允许我们精确地区分 13 个物体和 14 个物体。然而,它给了人类数字的概念,然后我们学会用文化符号(如数字和计数词)来扩展它,从而获得一种更精确的算术方法。
每当我们近似时,我们仍然可以找到这种进化上古老系统的痕迹,有时甚至是非常不合理的——例如,当我们放弃 1,000 美元的公寓销售额时(因为这似乎只占总额的一小部分),却为了以 40 美元而不是 50 美元的价格获得地毯而努力讨价还价!
高等数学必须以类似的方式受到我们进化工具包的约束。例如,复数被认为是“虚构的”和不可能理解的,直到一位数学家发现它们可以在平面上直观地描述——这对大脑来说是一个容易理解的概念。
Mind:这项研究告诉我们应该如何教授阅读吗?它是否更普遍地告诉我们关于如何最好地进行教育的任何信息?
迪昂:我的两本书《数字感》和《大脑中的阅读》都指出,幼儿比我们想象的更有能力。学习不是像约翰·洛克所说的那样,为 mind 的白纸提供家具。即使对于像阅读这样新颖的活动,我们也不是从头开始学习,而是通过最小程度地改变我们现有的大脑回路,利用它们已有的结构。因此,教师和教学方法应该更多地关注孩子 mind 和大脑的现有结构。
在阅读方面,非常具体地说,正如我在书中解释的那样,我们现在有大量的证据表明,整体语言方法——在这种方法中,孩子们被教导整个单词而不是字素(字母)和音素(基本声音,如“th”)——与我们的视觉系统如何识别书写单词无关。我们的大脑从不依赖单词的整体轮廓;相反,它并行、潜意识地、高速地分解单词的所有字母,从而给我们一种整体单词阅读的错觉。实验甚至表明,整体语言方法可能会将学习导向错误的大脑区域,即右半球中与左半球视觉词形区域(信箱)对称的区域。
我们需要用最好的脑科学来指导我们的教学——我们也需要发展循证教育研究,使用课堂实验来验证我们关于教学方法的推论是否在实践中真正有效。理论、关于阅读大脑回路的实验以及教育研究目前都指向字素-音素教学方法的优越性。
Mind:诵读困难症患者的大脑中发生了什么?他们是阅读方式不同还是仅仅阅读速度较慢?
迪昂:诵读困难症患者的大脑在左颞叶显示出紊乱的回路。在大多数诵读困难症儿童中,左半球的语音回路似乎略微紊乱,这似乎导致无法学习正确地将视觉字母识别与语音声音互连。因此,他们的视觉词形区域没有充分发展,或者没有以正常速度发展。他们在正常读者并行阅读已经建立的年龄,仍然以串行方式逐字母或逐块地阅读。
然而,我们永远不应忘记,诵读困难症存在很大的差异——因此,一些儿童可能患有其他困难,例如,与单词的空间组织有关。有些孩子似乎会混淆左右,或者无法在没有错误的情况下从左到右按顺序专注于字母,这可能是诵读困难症的另一个原因,尽管不如语音问题那么常见。
Mind:如果诵读困难症患者的大脑组织方式不同,这是否表明它可能具有其他能力——还是诵读困难症纯粹是一种障碍?
迪昂:答案尚不完全清楚,但我最近的研究表明,诵读困难症儿童和成人在对称检测任务中表现更好——他们更能够注意到对称模式的存在,这让我很感兴趣。证据甚至表明,这种技能对一群天体物理学家检测黑洞的对称光谱有所帮助!
我的理论是,镜像识别是我们学习阅读时必须部分“忘却”的功能之一——它是灵长类动物大脑的普遍特征,不幸的是,在我们的字母表中是不合适的,其中 p、q、d 和 b 等字母比比皆是。通过某种方式设法保持这种能力,诵读困难症患者可能在视觉、空间甚至数学任务中具有一定的优势。
更普遍地说,我们在这里触及了一个非常有趣的问题,即大脑区域的文化“回收”是否会使我们失去一些曾经在我们的进化中有用的能力。大脑是一个有限的系统,因此,尽管教育有压倒性的好处,但也可能有一些损失。我们目前正在与亚马逊印第安人进行实验,部分目的是测试他们的本土能力是什么,以及他们在几何学和空间导航等某些领域是否可能比我们更好。
Mind:在进行了所有这些研究之后,您是否发现自己现在的阅读方式有所不同,或者体验
它有所不同?
迪昂:并没有真正地。阅读已经变得如此自动化以至于不引人注目:作为一名专家读者,您专注于信息,不再意识到您的大脑所创造的奇迹。然而,当我看到孩子们解读他们的第一个单词时,我总是感到敬畏——他们脸上的骄傲是对阅读奇迹的生动证明。