干扰这一神经通路：棒棒糖和利多卡因对静默阅读任务期间边缘上回活动的影响

《Brain and Language》：Perturbing the pathway: The impact of lollipops and lidocaine on supramarginal gyrus activity during silent reading tasks

阅读过程中口腔感觉干扰对顶下小叶和后上颞叶活动的影响及其与反馈系统关联的探索性研究。

　　这项研究探讨了口腔触觉扰动对阅读表现的影响，特别是对大脑中与阅读相关的区域——顶上外侧回（supramarginal gyrus, SMG）和后上颞回（posterior superior temporal gyrus, pSTG）的活动。研究团队由来自加拿大阿尔伯塔大学康复医学学院的六位科学家组成，他们通过功能性近红外光谱（fNIRS）技术测量了参与者在不同条件下的脑部血流变化，从而揭示了这些扰动对阅读过程中的神经活动和功能连接的影响。

阅读作为一种复杂的认知活动，涉及到多个大脑区域的协同工作。近年来，研究者们逐渐认识到，语音和阅读之间存在紧密的联系。这种联系不仅体现在行为层面，还反映在神经机制上。在传统的语音生成模型中，Directions Into Velocities of Articulators（DIVA）模型被广泛用于解释语音的生成过程。该模型强调了语音运动系统中的反馈机制，其中包含了听觉反馈和触觉反馈两个子系统。听觉反馈系统负责调整语音输出以匹配预期的听觉反馈，而触觉反馈系统则涉及对口腔和舌头运动的感知，以确保语音的准确性和协调性。

基于DIVA模型，研究者们提出了“打印到语音”（print-to-speech）框架，该框架进一步扩展了语音生成模型，以解释阅读过程中视觉信息如何转化为语音输出。在这一框架下，顶上外侧回（SMG）被赋予了与触觉反馈相关的功能，而后上颞回（pSTG）则主要负责听觉反馈。这两个区域在阅读过程中共同作用，通过复杂的神经网络实现信息的处理和整合。

研究团队指出，尽管听觉扰动对阅读表现的影响已有较多研究，但触觉扰动的作用仍不明确。为了填补这一知识空白，他们设计了一项临床研究，以探讨口腔触觉扰动如何影响阅读表现。在实验中，30名英语熟练的成年人被分为三组，分别接受不同的口腔触觉处理：无扰动组、通过含糖果棒（lollipop）进行触觉刺激组，以及通过含利多卡因溶液（lidocaine solution）进行触觉麻醉组。实验过程中，参与者需要完成两个词汇决策任务：正字法词汇决策任务（orthographic lexical decision task, OLD）和语音学词汇决策任务（phonological lexical decision task, PLDT）。前者要求参与者判断一个字母串是否拼写为一个真实单词，而后者则需要他们判断一个字母串是否听起来像一个真实单词。

研究结果表明，触觉麻醉（利多卡因溶液）显著降低了顶上外侧回的活动水平，同时提高了在语音学词汇决策任务中的阅读速度。然而，这种处理并未影响阅读任务的准确性。相比之下，触觉刺激（含糖果棒）虽然增加了顶上外侧回的活动，但并未对行为表现产生明显影响。值得注意的是，两种处理方式均未对后上颞回的活动产生影响。此外，研究还发现，无论是触觉刺激还是麻醉，都会影响到SMG与pSTG之间的功能连接，表明这两个区域在阅读过程中存在密切的相互作用。

研究者进一步解释说，顶上外侧回和后上颞回在阅读过程中扮演着不同的角色。顶上外侧回主要负责与触觉反馈相关的功能，包括对口腔和舌头运动的感知，以及对语音的调整。而后上颞回则主要涉及听觉反馈，帮助个体调整语音输出以匹配预期的听觉结果。在传统的语音生成模型中，这两个子系统是相互独立的，但在“打印到语音”框架下，它们被认为是高度交互的网络的一部分。

研究还提到，以往的一些研究表明，触觉反馈在语音和阅读过程中起着重要作用。例如，那些有语言障碍或阅读困难的人在口腔触觉测试中可能需要更长的时间来识别目标形状。这表明，触觉反馈在语音和阅读过程中具有重要的调节作用。此外，一项跨模态重复启动研究发现，当参与者在完成语音任务前接受触觉输入时，他们的反应速度和准确性有所提高。这一发现进一步支持了触觉反馈在语音和阅读过程中的关键作用。

然而，研究者也指出，这些研究结果仍需更多的验证。尽管已有研究表明触觉扰动对阅读表现有积极影响，但这些影响的具体机制尚不清楚。因此，研究团队希望通过本研究，结合神经影像技术，更深入地探索触觉扰动对阅读过程的影响。他们强调，由于研究的初步性和临床性质，这些发现需要谨慎解读，并且需要更多的研究来确认其普遍性和可靠性。

此外，研究还探讨了“打印到语音”框架下，SMG和pSTG之间的功能连接如何受到触觉扰动的影响。在以往的研究中，有学者通过突然和意外的听觉和物理扰动（如对喉部和下颌的刺激）来评估这两个子系统之间的连接强度。然而，这些研究并未发现显著的连接关系，这引发了对当前语音运动控制模型的重新思考，即可能需要将听觉和触觉反馈系统进行解耦处理。类似地，阅读网络作为一个高度复杂和动态的系统，其信息处理过程涉及从下到上的信息流动以及从上到下的信息反馈。因此，触觉扰动可能不仅影响局部的神经活动，还可能改变SMG与pSTG之间的通信方式。

研究团队在讨论部分指出，虽然他们的研究部分验证了之前的工作，但其结果仍需进一步探讨。例如，触觉麻醉组的参与者在语音学词汇决策任务中的阅读速度有所提高，这可能表明触觉反馈在某些类型的阅读任务中起到了促进作用。然而，这种促进作用并未在所有任务中显现，也没有在对照组中观察到，这可能意味着这种效应具有一定的特异性，而不是普遍的神经激活结果。

研究的结论强调了触觉反馈在阅读过程中的重要性，并指出未来的研究需要更加聚焦于这些反馈机制，以更全面地理解语音运动过程与阅读能力之间的关系。此外，研究团队还呼吁对“打印到语音”框架进行进一步的完善，以更好地解释阅读过程中涉及的多种神经机制。他们认为，探索SMG和pSTG之间的功能连接将有助于揭示触觉扰动对阅读网络的具体影响，并为阅读障碍的干预提供新的思路。

研究的资助来源是加拿大自然科学研究与工程委员会（Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, NSERC）的一项研究基金，由作者Jacqueline Cummine获得。研究团队还特别感谢了在项目中提供帮助的合作者，包括Talah Hasanni、Dima Alsaigh、Sarah Saju、Adwoa Boadu和Kulpreet Cheema。这些贡献者在研究的各个阶段提供了关键的支持，使得整个研究得以高效完成。

研究的伦理审批来自阿尔伯塔大学的研究伦理委员会（Research Ethics Board, REB），确保了研究的合规性和伦理性。此外，研究团队也声明了没有利益冲突，所有参与者均知情同意，并且研究过程遵循了相关的伦理规范。

总的来说，这项研究为理解触觉反馈在阅读过程中的作用提供了新的视角。通过结合临床实验和神经影像技术，研究团队不仅观察到了触觉扰动对阅读表现的影响，还揭示了这些扰动如何改变大脑中的神经活动和功能连接。这些发现不仅有助于深化对阅读机制的理解，还可能为阅读障碍的干预和治疗提供新的理论依据和实践指导。未来的研究需要进一步探讨这些反馈机制的具体作用，以及它们在不同阅读任务和个体差异中的表现。通过这样的探索，科学家们希望能够更全面地揭示阅读过程中涉及的神经机制，并为改善阅读能力和理解阅读障碍的根源提供新的思路。