阅读经验揭示文本理解中共享与特异性的神经模式

《npj Science of Learning》：Reading experience reveals shared and idiosyncratic neural patterns during text comprehension

本研究针对语言经验如何影响文本理解中的神经对齐机制这一未解问题，研究人员通过开发主题化作者识别测试（tART）并结合功能磁共振成像（fMRI）任务，探究了阅读经验与叙事性和说明性文本理解过程中神经活动相似性的关系。结果发现，较高的印刷文字暴露量（print exposure）与叙事阅读时双侧语义脑区的神经对齐增强相关，而在说明文理解中则与额顶控制网络（FPN）的个体化模式相关。这些发现揭示了累积阅读经验在塑造语言理解神经基础中的双重作用，为个性化教育策略提供了神经科学依据。

　　

在人类社会的沟通交流中，共享理解是成功互动的基石。语言作为传递意义的媒介，在这一过程中扮演着核心角色。我们每个人的语言经验不仅塑造着自身的认知能力，更影响着我们与他人建立共识的潜力。然而，尽管语言经验对语言和认知能力的影响已得到广泛研究，但其在语言理解过程中如何促进个体间的神经对齐机制，仍是一个亟待探索的科学问题。

阅读作为获取语言经验的重要途径，其影响远不止于词汇量的积累。研究表明，接触印刷文字的数量（即印刷文字暴露量）能够预测儿童的词汇发展、语言能力和阅读技能。在成人中，更多的阅读量也与更高效的语言处理能力密切相关。特别有趣的是，当处理那些更常见于书面语而非口语的句子结构时，经常阅读的人相比不常阅读的人表现出明显的处理优势。这种优势甚至在与执行功能、知觉速度等一般认知能力无关的情况下依然存在。

然而，现有研究大多聚焦于阅读的"量"，而忽视了"质"的维度——即阅读内容的主题分布。想象两位阅读量相当的成年人：一位专攻悬疑小说，另一位只读文学小说。尽管阅读量相同，但他们因关注主题不同而可能发展出截然不同的语言和认知模式。现实中，大多数人的阅读体验分布在多种主题和体裁之间，因此阅读经验的主题分布应当被视为语言经验的一个关键方面。

研究表明，作者识别测试（ART）中的小说和非小说子分数对语言能力和阅读理解能力的预测效果存在差异。与通用体裁相比，青少年感兴趣体裁的阅读量能更好地预测他们的单词阅读能力。更重要的是，阅读内容不仅关系到语言能力，还会影响语言处理方式：阅读文学小说比阅读其他材料更能有效提升心理理论能力；早期接触文学或叙事小说能预测个体世界观的复杂性；甚至不同的新闻阅读偏好（如CNN与BBC）也会影响人们对"人道主义"等词汇的处理方式。

与此同时，文本类型本身也是影响理解过程和神经激活模式的重要因素。神经生物学研究揭示了说明文与叙事文理解的不同神经基础：叙事理解主要激活左半球语义区及默认模式网络（DMN）的双侧皮层，包括后扣带回（PCC）、楔前叶和前额叶皮层，这些区域与心理模型更新和整合相关；而说明文理解则显著激活额顶控制网络（FPN），对情境整合和读者背景知识提出更高要求。

近年来，学科间表征相似性分析（IS-RSA）方法的出现为研究自然刺激（如叙事或电影）暴露期间的脑-行为对齐提供了有力工具。该方法量化了具有相似行为特征（如阅读能力或认知特质）的个体在语言理解过程中表现出相似神经反应模式的程度，从而为连接阅读经验的个体差异与学科间神经对齐提供了新途径。

正是在这一研究背景下，来自华东师范大学的研究团队在《npj Science of Learning》上发表了他们的最新研究成果。该研究旨在探究过去的阅读经验如何影响叙事性和说明性文本阅读过程中的神经动力学，特别关注阅读经验的"量"（印刷文字暴露量）和"质"（主题分布）如何分别与神经活动模式相关联。

为开展这项研究，研究人员主要应用了几项关键技术：首先开发了主题化作者识别测试（tART），用于量化39名18-24岁大学生被试 across 九个主题/体裁的阅读经验分布；其次设计了功能磁共振成像（fMRI）实验，让被试在扫描仪内阅读两篇叙事文和两篇说明文，同时记录其脑活动；然后基于Schafer-400图谱选择了153个感兴趣区（ROIs），涵盖默认模式网络（DMN）、额顶控制网络（FPN）和补充语言网络（LAN）；最后采用学科间表征相似性分析（IS-RSA）和AnnaK模型等统计方法，分别考察了阅读经验量与质与神经活动相似性的关联。

阅读经验测量为主题分布

研究人员开发了tART来测量参与者 across 各种主题的阅读经验。该测试中的作者名称在每个主题内涵盖了广泛的识别难度范围。参与者的平均印刷文字暴露量为45.844（标准差=24.975），范围从8到106。根据整体暴露分数，参与者被中位数分割为高暴露组（平均=66.687，标准差=17.606）和低暴露组（平均=24.958，标准差=9.398）。比较小说和非小说主题的暴露量发现，无论是整个组还是高、低暴露组，参与者在小说的暴露量均显著高于非小说主题。tART测量的印刷文字暴露量与参与者自我报告的暴露量显著相关（Spearman r=0.744，p<0.0001），表明tART能够可靠评估他们的主题特定阅读经验。除了量化整体印刷文字暴露量外，该测试还允许绘制参与者每个主题的阅读经验分布图，可通过雷达图可视化每个参与者的阅读特征。

阅读后理解检查

阅读后理解测试包括24个多项选择题，每篇文章6个问题。参与者的平均准确率为0.873（标准差=0.061）。参与者在说明文上的表现（平均=0.917，标准差=0.063）显著优于叙事文（平均=0.829，标准差=0.098）。理解表现与印刷文字暴露量无显著相关（Spearman rho=-0.109，p=0.508）。

整体印刷文字暴露量对神经对齐的影响

研究人员使用AnnaK模型研究了印刷文字暴露量与叙事和说明文阅读期间神经动力学的关系。结果显示，印刷文字暴露量对叙事和说明文阅读期间的学科间相似性有不同的关联。在叙事阅读期间，暴露量的差异性正向预测了神经动力学的变异性，涉及右内侧额叶回（MFG）、双侧颞中回（aMTG）前部区域以及右后部颞中回（pMTG）。而在说明文阅读期间，印刷文字暴露量在左额下回（IFG）和顶下小叶（IPL）以及右颞下回（ITG）后部区域显示出负相关。这些结果与先前研究一致，表明不同类型的话语理解需要不同的神经需求。

文本阅读期间的共享表征模式

通过IS-RSA分析阅读经验（即主题分布）与文本阅读期间神经动力学之间的共享模式发现，仅在叙事阅读期间，高暴露读者的阅读经验与神经动力学之间存在显著关联。当阅读经验表示为9主题分布时，其差异性与双侧楔前叶和PCC、额中回（MFG）以及左顶下小叶（IPL）的神经差异性正相关。当阅读经验表示为5主题小说阅读经验时，仅在更有限的脑区（包括右MFG、双侧楔前叶和PCC）捕获了神经变异性。低暴露组未发现显著结果，表明分布式的阅读特征对低暴露读者的叙事处理影响很小。在说明文阅读期间，无论阅读经验是由所有9个主题、5个小说主题维度还是4个非小说主题维度表示，均未发现显著效应。

本研究通过探究过去阅读经验与叙事性和说明性阅读期间神经动力学的关联，揭示了阅读经验在塑造文本理解神经基础中的复杂作用。研究发现表明，首先，增加的印刷文字暴露量增强了叙事阅读期间的神经对齐；其次，经常阅读者在说明文理解中表现出更高的个体性；第三，分布式阅读经验与高暴露读者叙事阅读期间默认模式网络（DMN）子区域的神经动力学显示出共享模式。

叙事和说明文阅读所涉及的大脑区域在很大程度上是不同的，并且与印刷文字暴露量的关联也不同。在叙事阅读期间，印刷文字暴露量较大的个体在双侧颞中回（MTG）表现出更高的神经相似性，这些区域涉及低级语义处理和社会认知处理。结果表明，增加的阅读经验增强了个体在叙事处理过程中的神经对齐。一个合理的解释是，阅读活动——特别是与虚构叙事的互动——促进社会认知过程的对齐，这些过程由DMN内的区域支持。相比之下，在说明文阅读期间，印刷文字暴露量主要与神经相似性呈负相关，表明高暴露读者倾向于以更特异的方式理解说明文。这种负效应主要出现在FPN网络中，特别是在右ITG后部和左IPL，这些区域广泛涉及控制性语义检索、执行处理和自上而下的调节与注意。与先前将神经ISC与阅读能力测量联系起来的研究不同，本研究发现了一个更复杂的模式：随着经验的增长，参与者实际上可能保持其神经活动的个体性。具有高水平印刷文字暴露量的读者在理解说明文时可能采用更多样化或个体化的认知策略。这可能是因为高暴露读者可能利用灵活的、读者特定的路径进行文本整合和事实信息处理，导致FPN激活模式的变异性增加。而低暴露读者可能更依赖统一的、表面水平的策略，导致处理说明文时出现更收敛的神经反应。

尽管有少量先前研究试图描述熟练语言用户的阅读经验，但重点通常放在印刷文字暴露的数量上。相比之下，新颖的tART旨在绘制一个人阅读经验的主题广度而不仅仅是数量。研究发现，以主题分布向量表示并控制整体印刷文字暴露量的阅读经验，与神经反应模式相关。然而，这种关联在高暴露和低暴露读者中存在差异，并且结果取决于他们的阅读经验是使用tART中的所有主题还是仅使用小说/非小说主题来表示。仅对于叙事文本处理，共享神经模式与高暴露读者的共享阅读经验相关。这可能表明高暴露读者更强烈地受到其印刷经验的影响。与阅读经验共享模式最显著的大脑区域是DMN内的楔前叶和PCC。这些区域与高级语义处理、自传体记忆检索和心理化有关。阅读经验与神经动力学之间的共享模式为先前行为研究强调的经验与认知之间的相互作用提供了神经生物学支持。它们还突出了楔前叶作为整合先前经验与阅读过程中持续语义构建的汇聚区的作用。

虽然先前研究强调了阅读能力或阅读过程中的参与水平驱动的神经对齐增加，但本研究结果在过去阅读经验与当前处理语言材料的神经动力学之间建立了直接联系。以分布主题表示并排除整体印刷文字暴露量的阅读经验，作为一个"经验性"指标，不涉及好或坏的评价性判断。近期研究强调了主观经验的个体性特性，表明过去的经验和预期的未来时刻共同塑造一个人当前的经验。扩展这一证据，IS-RSA结果揭示了神经对齐与共享过去经验之间的联系，即使在从未见过面的参与者之间也是如此。值得注意的是，这种效应出现在叙事阅读期间而非说明文阅读期间，表明神经对齐是由文本的主观解释驱动的，而不是对事实的客观理解。

研究结果对学习和教育提供了有价值的见解。虽然先前研究已经确立了语言经验，特别是印刷文字暴露量，对语言和阅读能力发展的影响，但它们往往忽视了个体阅读经验内容的潜在变异性和对相同阅读材料解释的差异。虽然我们的世界经验不断被重塑为记忆，但这一过程也受到个体状态的影响，导致读者处理相同文本的方式存在差异。研究发现特别将阅读经验中的主题分布与楔前叶的激活模式联系起来，楔前叶是DMN的核心区域，整合了过去经验与持续的"意义建构"过程。这种累积经验与实时语言理解之间的神经认知桥梁因此对教育策略具有启示意义，特别是在设计考虑阅读材料数量和多様性的阅读干预措施时。在学习环境中，根据个体暴露水平定制阅读体验可以增强认知参与，提高理解效率，并培养批判性思维和共情能力。

总之，本研究强调了阅读经验与阅读理解过程中神经动力学之间的联系。印刷文字暴露量对叙事和说明文阅读有不同的影响，可能反映了它们不同的神经需求。跨体裁和主题的阅读经验与神经活动模式相关，对于叙事阅读中的经常阅读者而言，更大的阅读经验相似性与DMN区域中更相似的神经反应相关。这些发现表明，印刷文字暴露的数量和阅读经验的内容都反映了阅读过程中的共享神经表征。未来研究将这些结果扩展到更广泛的文本范围，并纳入额外的语言和认知变量，可能会对语言经验与文本处理之间的相互作用产生更深入的见解，并对教育和学习产生有意义的影响。