随着人类阅读能力的发展，大脑的关键区域被“循环”

人类只是在过去的几千年里才开始发展阅读和书写系统。我们的阅读能力将我们与其他动物区分开来，但对于我们的大脑进化出专门用于阅读的新区域来说，几千年的时间实在太短了。

为了解释这种技能的发展，一些科学家假设，大脑中原本为其他目的而进化的部分已经被“循环”用于阅读。举个例子，他们认为视觉系统中专门用于识别物体的部分被重新用于阅读的一个关键组成部分——正字法处理——即识别书面字母和单词的能力。

麻省理工学院神经科学家的一项新研究为这一假设提供了证据。研究结果表明，即使在不知道如何阅读的非人类灵长类动物中，大脑中被称为“颞下皮层”(IT)的部分也能够完成一些任务，比如将单词从无意义的单词中区分出来，或者从一个单词中挑出特定的字母。

“这项工作开辟了一个潜在的联系我们的快速发展对视觉信息处理的神经机制的理解和一个重要的灵长类动物的行为——人类阅读,”詹姆斯·迪卡洛说,麻省理工学院的负责人的脑与认知科学系的一名调查员在麦戈文脑研究所和中心的大脑,思想,和机器,这项研究的资深作者。

MIT博士后Rishi Rajalingham是这项研究的主要作者，该研究发表在今天的《自然通讯》上。麻省理工学院的其他作者还有博士后Kohitij Kar和技术助理Sachi Sanghavi。研究小组还包括法国学院的实验认知心理学教授斯坦尼斯拉斯·德阿纳。

词识别

阅读是一个复杂的过程，需要识别单词，赋予这些单词意义，并将单词与相应的声音联系起来。这些功能被认为分布在人脑的不同部位。

功能性核磁共振成像(fMRI)研究发现，当大脑处理书面文字时，一个叫做视觉文字形成区(VWFA)的区域会被激活。这个区域参与了正字法阶段:它从杂乱的字母串或从未知的字母中区分单词。VWFA位于IT皮层，这是视觉皮层的一部分，也负责识别物体。

法国的认知心理学家在2012年发表在《科学》(Science)杂志上的一项研究报告中指出，狒狒能够学会区分词语和非词语，这使得DiCarlo和Dehaene对研究词语识别背后的神经机制产生了兴趣。

Dehaene的实验室之前利用功能磁共振成像发现，一旦人们学会阅读，IT皮层中对物体和面孔做出反应的部分就会高度专业化地用于识别文字。

Dehaene说:“然而，考虑到人类成像方法的局限性，在单个神经元的分辨率下表征这些表征，并定量测试这些表征是否以及如何可以被重用来支持正字法处理，是一个挑战。”“这些发现激发了我们的思考，是否非人类灵长类动物可以提供一个独特的机会来研究正字法处理背后的神经机制。”

研究人员假设，如果灵长类动物大脑的某些部分倾向于处理文字，他们可能能够在非人类灵长类动物的神经活动中找到反映这一点的模式，因为他们只是看着文字。

为了验证这一观点，研究人员在观察约2000个字母串时，记录了猕猴IT皮层中约500个神经点的神经活动，这些字母串中有些是英语单词，有些是无意义的字母串。

“这种方法的效率在于你不需要训练动物去做任何事情，”Rajalingham说。“当你在动物面前闪现图像时，你所做的就是记录这些神经活动模式。”

然后研究人员将这些神经数据输入到一个叫做线性分类器的简单计算机模型中。这个模型学会了将来自500个神经站点的输入信息结合起来，从而预测引发这种活动模式的一串字母是否是一个单词。Rajalingham说，当动物本身没有执行这个任务时，模型就像一个“替身”，它使用神经数据来产生一种行为。

利用这些神经数据，该模型能够对许多正字法任务产生准确的预测，包括区分单词和非单词，以及确定一个特定的字母是否出现在一串单词中。该模型在区分词语和非词语方面的准确率约为70%，这与2012年《科学》杂志对狒狒的研究报告的准确率非常相似。此外，模型产生的错误模式与动物产生的错误模式相似。

神经元循环

研究人员还记录了另一个大脑区域的神经活动，这个区域也输入到视觉皮层的V4，也就是视觉皮层的一部分。当他们将V4活动模式输入线性分类器模型时，该模型很难预测(与之相比)人类或狒狒在正字法处理任务中的表现。

研究人员说，这些发现表明，IT皮层特别适合用于阅读所需的技能，并支持了这样一种假设，即一些阅读机制是建立在高度进化的物体识别机制之上的。

研究人员现在计划训练动物执行正字法任务，并测量它们在学习任务时神经活动的变化。

这项研究是由西蒙斯基金会和美国海军研究办公室资助的。