脑科学与教育 | 谭力海：大脑终生具有可塑性，认知训练可改变成人的学习能力

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国际神经科学学会主席、深圳市神经科学研究院院长 谭力海

大脑终生具有可塑性，认知训练可改变成人的学习能力

我们通常认为，儿童的大脑具有高度可塑性。最近三十年神经科学领域的重大发现之一是：正常成年人的大脑在某些功能方面也具有高度的可塑性。比如，有研究者让正常成年人接受为期三个月的“三个球”杂耍游戏训练后发现，大脑负责视觉运动区的灰质（主要是胞体和树突）体积会显著增加。另一项研究发现，二三十岁重新回归社会的哥伦比亚游击队队员，经过两到三年阅读训练之后，其大脑负责阅读区域的白质神经纤维束显著增多。在香港大学笔者的硕士研究生曾做过一个实验，让正常大学生像婴儿一样学习用新的词汇对颜色方块重新命名，研究发现，经过不到两个小时的训练，大脑负责颜色加工的V2/3区域灰质体积显著增加。这说明，正常的成年人大脑仍具有高度可塑性。

以前，心理学家假设人的智商（IQ）发展到青少年时期便趋于稳定。但最近有研究者在青少年被试平均年龄为14岁和18岁时分别测一次IQ，结果发现这两次测试中青少年IQ的变化是巨大的，而且该变化和大脑相应区域的灰质体积变化显著相关。这一结果说明，不仅IQ变化了，大脑结构也发生了变化。所以我们说，“终身学习”是有道理的。

大脑的语言表达存在文化特异性

如前文所述，既然正常儿童和正常成年人的大脑均具有很强的可塑性，那么，对学习不同类型的语言文字者来说，在经过多年训练之后，其大脑主管不同语言的区域应该也有明显的差异。

世界上现存六千多种口头语言，其中两百多种有书面文字。这些文字在字型、字音、语义、语法方面有共同点，也有差异。那么，大脑对语言的表达是否会受到语言特点的影响呢？一百多年来，国际神经科学领域的学者普遍主张大脑语言功能区“统一论”（Universal Theory），认为世界上所有各类语言均由相同的大脑区域处理，这一理论主要是基于对西方语言的研究所作出的结论。相应的研究有许多重要的发现，比如负责“说”的区域是布洛卡区，负责“听”的言语理解的区域是威尔尼克区。而对阅读来说，颞枕区、颞顶区和额下回三个脑区特别重要，其中最重要的是颞顶区，如果它的结构或功能出现异常，就会产生非常严重的阅读障碍。

中文的汉语跟西方的英语显著不同，不仅口头语言有差别，书面语言也存在着差别。过去二十多年的研究发现，大脑主管汉语和西方语言“听”和“说”的区域确实有重要重叠。比如左额下回，这个脑区既负责汉语的“说”，也负责英语的“说”；左颞叶负责“听”。但是大量研究同时也发现，右颞上回对于汉语理解有着独特的作用，它的主要功能是对汉语的声调进行加工。

关于阅读能力发展问题，汉语使用的是视觉形状的文字，其在字形、字音、字义各个方面和西方都不一样。比如我们的语音，是整个汉字直接匹配到音节上。例如，国家的“国”这个汉字，没有一个部件或者笔画能够发出“g”“u”“o”的音，而在英文里每一个字母都是可以单独发音的(例如cat一词的每个字母都可以发音)。在过去二十年里，我们实验室主要采用功能磁共振和结构磁共振的方法，研究正常成人和儿童的阅读能力。我们发现，大脑的左侧额中回对中文加工非常重要，临近额中回区域的白质体积与中文阅读能力显著相关，与英文阅读能力则没有关系。

在一项研究中，我们使用磁共振机器扫描60多岁未接受过教育的香港渔民和同龄但接受过高等教育的大学生的大脑，结果发现正常大学生识别汉字时左脑额中回的激活程度非常强，不能读书识字的渔民左脑的额中回则没有激活。进一步研究发现，相对于正常儿童，患有中文阅读障碍的儿童识别汉字时左脑额中回激活非常弱，而右脑负责视觉加工的非语言区域激活则非常强。这说明阅读障碍儿童还在初级视觉加工水平上挣扎着，他们的左脑额中回的灰质数量也显著少于正常儿童。

一系列的研究发现，中文和西方语言的阅读障碍患者相比，大脑出现结构性病变的部位是不同的，显示出两种语言的阅读障碍者患有两种截然不同的大脑发育失调。人脑负责中文听说读写加工的区域，和负责英文的区域相比，数量上是有区别的（数量多或少和好与坏无关）。所以我们提出了大脑语言功能区文化特异性理论，认为语言类型影响神经表达，中文属于表意文字，汉语属于带调语言，与拼音文字（如英文）在语言特征和神经表达方面有显著区别。

我们的研究结果得到了国内外十几个实验室所发表的研究结果的重复和支持。比如哈佛大学医学院用我们的行为实验任务以近红外的方法采集大脑活动，发现左脑额中回主管中文的语音加工，而左脑颞叶区负责英文的语音加工。伦敦大学的团队使用语义任务，发现额中回的最强激活点与我们通过语义任务所发现的最强激活点在坐标上几乎完全一致。佛罗里达大学的教授研究中美两国被试在数字大小加工时的大脑活动，发现中国人受中文阅读经验的影响，左脑额中回和临近区域不但支配语言加工，而且也控制国人的数学计算能力。2009年，北京天坛医院神经外科把我们关于左脑额中回的基础研究成果应用到临床上，在颅脑手术时为脑疾病患者设计个体化入路切除病灶，结果发现，在左侧额中回中心点十毫米之内造成脑组织破坏的话，会导致严重的语言障碍。这个成果获得了国家科技进步二等奖。这是医学界第一次把我们团队的基础研究成果应用于临床，在手术中保护脑疾病患者的语言功能。

过度使用拼音输入法会影响大脑中文阅读中枢的发育和发展

为什么左脑额中回主管中文阅读？为什么左脑的颞顶区负责英文的阅读？从脑的结构图可以看出，负责英文阅读的颞顶区靠近大脑听觉区，负责中文阅读的额中回靠近大脑运动区。大家都知道，学中文靠写，儿童上小学时，一个汉字需要写十遍、百遍，每天都要写一两个小时，不然很难记住。但学英文不靠写，靠听就够了。这就是两种语言阅读区域临近的大脑功能区不同的原因。这是大脑语言功能区发育形成的一个环境因素。

我们曾经做过书写和阅读能力之间关系的研究。在我们提出大脑中文阅读区的形成受书写经验的影响这一结论之前，全球研究中文阅读能力发育发展的学者，都是用语音测试的任务来研究影响中文阅读的因素。但我们发现，书写和中文阅读的关系最为密切，书写技能能够解释中文阅读能力变异的最大部分。语音意识的能力和中文阅读有关系，但相对次要很多。既然书写这么重要，那么现在的儿童如果过度使用手机、电脑、iPad，使用拼音输入法，使用智能拼音输入法，高级联想的拼音输入法，会产生什么样的后果呢？

先前我们曾做过一项调查，在北京、广州和济宁调查了将近6000个儿童，分别在字水平上和句子水平上测试这些儿童的阅读能力。我们发现，平均阅读年龄滞后两个年级的儿童大概占25%~28%。也就是说五年级的儿童阅读三年级教材上的句子都难以达标。这在西方已经算阅读障碍了，但是我们发表这一成果时把它叫作阅读困难，因为阅读障碍者存在脑部发育失调，而阅读困难者可能没有这种情况。

我们发现，阅读和书写能力之间存在着正相关，而且随着年级的升高，这种正相关越来越强。另一方面，阅读和拼音输入法的使用时间存在着负相关，随着年龄的增加，负相关也越来越强。大家可以想象一下，用拼音输入法输入一个字，比如“谭”字，“Tan”和“言西早”之间没有任何关系，你天天用拼音“Tan”，还会写“言西早”吗？

那么拼音输入法的使用会不会影响大脑中文阅读中枢的发育和发展呢？来自山东德州的50个儿童参加了我们在北京组织的夏令营活动，并经父母和学校同意参加了我们的脑成像实验。我们将儿童分成两组，一组儿童每天平均使用拼音输入法的时间多于65分钟，另外一组儿童每天平均使用拼音输入法不到9分钟。通过磁共振设备扫描发现，每天使用拼音输入法65分钟的儿童，其主要阅读中枢的活动显著少于较少使用拼音输入法的儿童，两者左脑额中回的结构和功能均存在着显著差异。这一研究是首都师范大学的周蔚博士、罗劲教授和笔者一起完成的。

几十年以前，信息科学、计算机科学领域的科学家们成功解决了汉字的数码化问题，但是现在的研究发现，智能拼音输入法的使用，会影响中国儿童的阅读能力的发展甚至是智力的发展。所以近年来，我们一直在呼吁国家要立法限制拼音输入法的使用时间。我们不反对小学生学习拼音，拼音是学习汉字的“拐杖”。但是学了拼音以后，要适度使用。中文阅读能力的发展，主要是靠书写来形成和维持。如果没有书写，如何保证阅读能力、书写能力的发展？所以我们一定要严格限制拼音输入法的使用时间。我一直提议，凡是给儿童使用的电脑、电子设备，一定要自带书写功能。既可以书写，也可以使用拼音，用拼音输入法半个小时，电脑就自动切换到手写。否则我们中文的书写能力、语言能力将受到很大的影响，再过二十年，会写两千个汉字的中国人将会很少。当我们连两千个汉字都不会写的时候，我们的民族文化怎么传承？所以这是一个非常严峻的问题。由于西方语言的特点，西方国家可以不立法限制使用电子设备，但中文不同，中国应该建立有关限制使用拼音输入法时间的法律法规。语言能力是人类最重要的能力，语言是人类区别于动物的最主要的交流工具、最主要的思维载体。

来源 | 本文刊于《教育家》2019年6月刊第4期，原标题《人脑语言中枢与语言能力开发、保护和重塑》

作者 | 国际神经科学学会主席、深圳市神经科学研究院院长 谭力海

设计 | 朱强

编辑 | 邢晓凤

统筹 | 周彩丽