脑科学揭秘：大脑中的“语言中枢”是如何工作的？
脑科学揭秘：大脑中的“语言中枢”是如何工作的？
当你阅读时，首先需要识别文字，然后通过确定上下文和含义来理解它们。这个复杂过程涉及大脑的多个区域。
识别文字通常依赖视神经及其他神经束，将眼睛捕捉到的信息传递至大脑后部的视觉皮层；如果你是通过盲文阅读，则会使用大脑顶部的感觉皮层。如果你听别人阅读，则会使用靠近耳朵的听觉皮层。
位于大脑后部及中部的一系列区域协同合作，帮助你理解文字。这些区域包括顶叶的角回、位于颞叶后部的韦尼克区、岛状皮层、基底神经节以及小脑。各区域间紧密配合，共同构建起对文字信息的整体理解。
这些脑区构成了一个网络，处理单词及其排列顺序，从而解析出句子的上下文和深层意义。这使我们具备了接受语言的能力，即理解语言的能力。与之互补的是表达语言，即产生语言的能力。
要进行有意义的表达，你需要先构思出能够传达思想或信息的词汇，再依照语法规则将它们组织成句，最后通过肺部、声带和口腔发出声音。大脑的额叶、颞叶和顶叶区域负责制定你想说的话，而额叶中的运动皮层使你能够说出这些话。
大脑的语言优势侧
大多数与语言相关的脑活动通常发生在大脑的左侧。但有些人会同时使用左右两侧，极少数人甚至以右半球为主。有一种进化观点认为，将某些特定功能专门化到大脑的一侧可能是一种优势，因为许多动物，尤其是脊椎动物，都表现出大脑功能在某一侧更为突出。
为什么语言功能倾向于左侧目前尚不清楚。但我们知道，如果儿童在早期大脑左侧受到损伤或患有癫痫，语言可能会转移到右半球，同时其左撇子的比例也会增加。这一现象从神经可塑性的角度得到一定解释，也为我们认识大脑功能分布提供了新视角。
选择性障碍
1861年，法国神经病学家皮埃尔·保罗·布罗卡（Pierre Paul Broca）描述了一名患者，他无法说话，但没有运动障碍可以解释这种无法说话的情况。尸检显示，其左侧额叶中下部存在一大片病变区域，该区域对语言组织至关重要，如今被称为“布罗卡区”。
布洛卡区是以法国神经学家皮埃尔·保罗·布罗卡的名字命名的。Wikimedia Commons
这种具备正常运动能力却无法言语的症状，称为表达性失语症，也叫布罗卡失语症。
1867年，卡尔·韦尼克（Carl Wernicke）观察到了相反的现象：一名患者能够流利说话，却无法理解语言。这被称为接受性失语症或韦尼克失语症。其损伤区域正是前文提及的韦尼克区。
此外，科学家还观察到部分患者存在其他特定性障碍，例如只能理解名词而对其他词汇理解困难，或对拼写特殊、含有无声辅音（如“reign”）的单词产生理解障碍。
这些问题被认为是由大脑语言网络中特定区域或区域之间的连接受损引起的。然而，由于每位患者症状的复杂性及脑损伤的不可控性，精确定位往往很困难。
我们还了解到，大脑语言区域作为一个协调网络共同运作，其中部分区域参与多项功能，且部分处理通路具有冗余性。因此，不能简单地将某一脑区孤立地归为单一功能。
我们是如何知道这些的？
在先进医疗影像技术出现之前，我们对大脑语言功能的认识主要来源于观察那些不幸遭受局部脑损伤的患者。通过将损伤区域与其症状关联，布罗卡与韦尼克的观察成为了经典案例。
另一部分认识则来源于脑部刺激研究。在清醒状态下对患者施以微弱电刺激（通常在切除肿瘤等病灶手术中进行）时，短暂的功能中断帮助外科医生识别出关键区域，以避免手术中意外损伤。
20世纪中期，这一方法帮助神经外科医生进一步揭示了大脑中语言功能的分布情况。研究表明，虽然大多数人语言起源于左半球，但也有少数人来源于右半球。
在20世纪后期，如果外科医生需要确定大脑的哪一侧负责语言——以免造成损伤——他会通过麻醉剂使大脑的一侧入睡。医生会问你一系列问题，根据你的回答能力来确定你的语言侧。这种侵入性测试（由于功能性脑成像的出现，如今已较少使用）被称为瓦达测试，以朱恩·瓦达（Juhn Wada）命名，他在二战后首次描述了这种测试。
脑成像技术
如今，借助成像技术——尤其是磁共振成像（MRI），这一安全的磁场成像方法——我们能更清晰地观察大脑功能。利用MRI测量大脑功能被称为功能性磁共振成像（fMRI），它通过检测供应脑细胞氧气的血管中血液的磁性变化来反映脑活动：血液富氧时略微减弱磁场，而释放氧气后则使磁场稍增。
当大脑某区域的神经元活跃后几秒钟内，该区域便会有大量新鲜富氧血液涌入，其量远超神经元实际需求。这正是我们所说的“脑区激活”现象。
脑成像技术已经揭示了我们大脑中参与语言处理的区域比之前认为的要多得多。现已发现，几乎所有主要脑叶——前叶、顶叶、枕叶、颞叶以及位于大脑底部的小脑——均在语言的产生与理解中发挥着重要作用。
功能性磁共振成像正逐步成为一项重要的临床工具。在部分医疗中心，它已取代瓦达测试，用以确定大脑中语言功能的位置。
科学家们还利用fMRI设计实验，对比不同任务中脑区的活跃情况，以进一步细化大脑语言处理的全貌。例如，研究人员发现，阅读障碍儿童在语言相关区域的活动模式与正常儿童存在显著差异。在对比进行语言任务时，观察显示阅读障碍儿童在fMRI图像中，平均表现出左侧布罗卡区活动降低，同时其左右韦尼克区及右侧颞叶前部的活动也较为减弱。
这种脑成像技术是否能为诊断阅读障碍提供特异性标志？目前该方向仍处于探索阶段，但我们期望未来的研究能发展出一种既稳健、客观又能实现早期诊断的检测方法，为阅读障碍及其他语言障碍的干预提供科学依据。
本文原文来自The Conversation，作者David Abbott是Florey神经科学与心理健康研究所的高级研究员和癫痫神经信息学实验室负责人。