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为探究唇读神经机制、语言复杂性及性别差异的影响,研究人员对 51 名波兰语母语者进行行为唇读测试和基于 fMRI 的言语理解任务。结果显示,男女客观唇读技能无显著差异,但女性主观评估更高,且发现多种脑区在唇读中起作用。该研究为听力损失康复和辅助技术开发提供依据。
在日常生活中,我们常常会遇到这样的场景:在嘈杂的环境里,听不清对方说话时,我们会不自觉地盯着对方的嘴唇,试图通过唇动来理解话语内容,这就是唇读(Lipreading)的神奇之处。唇读不仅是听力障碍者的重要交流手段,在普通人群的日常沟通中也发挥着关键作用,比如在喧闹的集市、安静的图书馆等场景,它能帮助我们补充缺失的听觉信息。然而,尽管唇读如此重要,其背后的神经和认知机制却一直笼罩在神秘的面纱之下。此前的研究虽然揭示了唇读与听觉言语处理在大脑区域上存在重叠,也发现了视觉处理在唇读中的重要作用,但仍有许多关键问题亟待解决。例如,前运动皮层在唇读中的具体作用,以及它如何因词汇性和刺激模态的不同而变化,这些都尚不清楚且存在争议。此外,性别差异在唇读能力和神经激活模式中的表现也不一致,这使得唇读的研究变得更加复杂。
为了揭开这些谜团,来自波兰生物成像研究中心(Bioimaging Research Center)等机构的研究人员开展了一项深入的研究,相关成果发表在《Scientific Reports》上。该研究聚焦于波兰语人群唇读的神经机制,旨在探究语言材料的复杂性如何影响唇读的神经处理过程,以及男性和女性在唇读能力和神经激活模式上是否存在差异。
研究人员采用了多种先进技术方法来开展此项研究。在样本选择上,通过社交媒体招募了 55 名参与者,经过筛选,最终确定 26 名女性和 25 名男性参与研究,他们均为波兰语母语者,且听力、视力正常 。研究主要运用了行为测试和功能磁共振成像(fMRI)技术:行为测试即让参与者观看无声视频后识别其中的单词,以此评估其唇读能力;fMRI 技术则用于在参与者进行唇读任务时,扫描他们的大脑活动,该任务包含多种视觉和视听材料,如自然有声(视听词汇)、自然无声(视觉词汇)、反向播放无声(视觉非词汇)的材料等,每种材料又分为叙述句子或单词串形式 。
研究结果如下:
- 行为结果:通过 t 检验和 Pearson 相关性分析发现,男性和女性在客观唇读技能上不存在显著差异,但在主观词汇唇读技能方面,女性对自己唇读理解水平的判断明显高于男性。而且,客观唇读理解水平与主观词汇唇读理解水平以及词汇与非词汇唇读理解水平的差异均呈正相关12。
- 神经成像结果:
- 句子条件:对比视觉词汇句子与静态面部图像的处理过程,发现与言语处理相关的区域,如双侧颞中回和颞上回、双侧额叶和额中回等区域的激活增加;对比视听和视觉词汇句子的激活情况,发现视听句子在双侧颞叶和顶叶区域的激活更高,而视觉词汇句子在双侧额叶、顶叶(楔叶、后顶叶皮层 PPC)和枕叶区域的激活更高;比较视觉词汇与非词汇句子的处理,发现二者在双侧颞上回和颞中回、左侧辅助运动区等区域存在差异345。
- 单词条件:与句子类似,视觉词汇单词处理时,在言语相关区域也出现更高激活;对比视觉与视听词汇单词处理,发现视觉词汇单词在双侧额下、额中、顶下、顶上、枕中、枕下等区域激活更高,而视听词汇单词在双侧颞上、颞中、额中回、楔前叶、舌回和枕上回等区域激活更高;比较视觉词汇与非词汇单词处理,发现二者在语言网络区域存在差异678。
- 视觉条件:对比视觉唇读单词和句子的大脑激活,发现句子在双侧楔前叶、扣带回、额中回和左侧颞下回的激活更高,而单词在双侧枕叶区域(包括左侧梭状回)、额下回、右侧小脑、右侧中央前回和中央后回、左侧颞上回等区域的激活更高;对比视听单词和句子的处理,也发现了类似但更广泛的差异;对比视觉词汇与非词汇句子和单词的处理,发现前扣带回皮层存在活动差异910。
- 性别差异:在所有唇读条件的对比中,未观察到男性和女性在大脑活动上存在差异11。
研究结论和讨论部分表明,该研究揭示了视觉言语处理过程中涉及的关键皮层区域,强调了模态在语言识别中的关键作用。当缺乏听觉输入时,与语言相关的大脑区域激活增强,这表明仅依靠视觉线索时需要更高的处理努力 。研究还发现,一些关键区域,如额下回 / 布洛卡区(IFG/Broca)、前颞叶(ATL)、颞上沟后部(pSTS)、颞中回后部(pMTG)和左侧颞中回和颞上回(STG)等在视觉言语接收中发挥着重要作用,凸显了视觉言语接收作为语言理解重要模态的地位。此外,该研究在唇读技能的性别差异方面得出了新的结论,即在行为和神经生物学层面均未发现显著差异,这与之前的部分研究结果相悖。不过,男女在主观阅读理解水平上存在差异,这种差异可能更多地受到文化和社会因素的影响,而非内在的神经差异。
总的来说,该研究为我们理解视觉唇读和视听语言感知的神经机制提供了新的视角,对听力损失康复、语音识别技术发展以及跨语言交流都具有重要意义,同时也为后续进一步探究唇读的神经和认知基础指明了方向。