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为探究手语学习过程中大脑神经变化，利物浦大学等研究人员利用 fMRI 和 DTI 技术，对 26 名健康志愿者进行研究。结果显示，短期手语训练后，参与者行为表现提升，大脑功能和微观结构改变。该研究为理解手语学习神经机制提供依据。
在人们的认知里，语言通常意味着有声的交流，但手语作为一种独特的交流方式，有着别样的魅力。它通过面部表情和手部动作来传递信息，与有声语言截然不同。然而，尽管表现形式差异巨大，神经影像学研究却发现，手语和有声语言在大脑额叶和顶叶区域的依赖有相似之处。可这些区域在手语学习中的具体作用以及它们何时参与其中，仍然是未解之谜。为了深入了解这些问题，来自沙特阿拉伯泰夫大学（Taif University）、英国利物浦大学（University of Liverpool）等机构的研究人员开展了一项关于手语学习的研究，该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
此前的研究表明，核心语言处理网络涉及左半球优势的下额叶（IFG）、上颞叶（STG）和下顶叶（IPL），这一网络支持着有声和手语交流。但这个核心网络的精确本质，以及它与专注于更一般听觉或视觉信号接收、运动动作模块的界限，还不明确。而且，虽然有研究显示语言学习会导致大脑功能活动改变，但关于手语学习中功能激活变化的证据却很少。同时，大脑微观结构在语言学习中的变化也有待进一步探究。基于这些问题，本次研究具有重要的意义。
研究人员招募了 26 名以英语为母语的健康志愿者（11 名男性和 15 名女性），他们均为右利手且此前未接触过手语，年龄在 19 - 36 岁之间，平均年龄 22.76 岁。另外选取了 26 名健康参与者作为匹配对照组（12 名男性和 14 名女性），该对照组参与非语言训练，结果将单独发表。
研究采用了功能磁共振成像（fMRI）和扩散张量成像（DTI）技术。在训练前，对所有参与者进行一次 MRI 扫描。随后，参与者连续三天（每天 1 小时）接受交互式训练，学习用英国手语（BSL）辨别和比划基本句子。训练结束后 1 天，再次进行 MRI 扫描。训练过程中，参与者学习 26 组最小对立体的句子，每组句子中的两个句子在动作和位置上相似，仅一个手势有细微差别。训练由合格的英国手语聋人教师通过 Zoom 平台在线授课，并有听力正常的翻译人员协助。
在训练过程中，研究人员通过两项行为变量评估参与者的学习效果。一是手势辨别任务，参与者观看教师比划句子的短视频，判断两个句子的意思是否相同；二是比划准确性评估，教师向参与者展示写有句子的卡片，参与者理解后比划，教师根据比划情况打分。
研究结果如下：
- 行为表现：训练后，参与者在手势辨别和比划准确性任务上都有显著提高。手势辨别得分从训练前的平均 18.30/26.00 提高到训练后的 24.53/26.00；比划准确性得分从训练第一天的平均 3.15/5.00 提高到第三天的 4.62/5.00。
- 功能结果：
- 训练相关的大脑激活变化：全脑 fMRI 分析显示，训练后多个语言脑区的 BOLD 信号显著增加，包括双侧颞中回、左侧角回、左侧额中回和额下回（IFG）以及右侧小脑。
- fMRI 与行为表现的相关性：右侧小脑的功能变化与比划任务的表现提升呈显著正相关。
- 功能连接性：种子点 - 体素分析发现，训练后有三个主要种子点与大脑其他体素的功能连接显著增加，分别涉及视觉内侧网络种子点、视觉枕叶网络种子点和右侧后上颞回种子点。
- DTI 结果：
- 训练的影响：以 fMRI 训练相关结果为感兴趣区域（ROI）进行 DTI 分析，发现训练后左侧角回的平均扩散率（MD）、径向扩散率（RD）和轴向扩散率（AD）显著降低，而对照组在目标区域无显著变化。
- DTI 与行为表现的相关性：训练前的 FA 值与比划任务的表现提升呈正相关，MD 和 RD 值的降低与辨别任务的表现提升呈正相关。
研究结论和讨论部分指出，本次研究揭示了短期学习手语过程中的神经变化。手语训练有效提高了参与者的英国手语产出和辨别能力，同时大脑关键语言区域的 BOLD 信号增加，包括左侧下额叶（布洛卡区）、颞中回、左侧角回、左侧海马体和右侧小脑。左侧角回在语言处理中起到重要作用，其功能连接性增强，表明它在整合多感官信息方面至关重要，这对于手语的理解和产出必不可少。此外，DTI 结果显示左侧角回的微观结构变化与学习效果相关，这为学习相关的神经变化提供了有力证据。
该研究的意义在于，它为理解手语学习的神经机制提供了重要见解，丰富了人们对神经可塑性机制的认识，有助于进一步探索大脑如何在相对较短的训练期内适应和学习处理手语信息。不过，研究也存在一定局限性，如未设置非语言手势训练的对照组，未来研究可考虑这一点，以更精确地界定神经适应的特异性。同时，后续研究还可继续探索早期和晚期手语学习者的神经激活途径差异，深入了解手语信息处理中的时间 - 暴露相关变化。
