联合运用高分辨率脑成像与颅内电生理技术研究视觉词形区的时空模式

近期研究基本证明，左侧梭状回中部存在一个特异性文字加工区（visual word form area, VWFA），但迄今对该脑区的功能本质仍所知甚少。本项目将采用高分辨率（1.5×1.5mm2,平面分辨率）功能磁共振成像（fMRI）和可直接刺激和记录局部神经活动的颅内植入电极技术，考察VWFA对文字信息表征（representation）的空间分布模式及时间进程。具体地，本项目将探讨：（1）该功能区表征了文字的哪种（些）信息：是基本的视觉特征、抽象的正字法规则抑或是完整的形音义结合信息？（2）这些表征所对应的神经活动的时空模式是什么？它们是分别分布于不同空间位置，还是共享了同一个（组）功能模块？是严格按一定的时间顺序依次激活还是交互式的相互影响？通过回答上述问题，本项目将能揭示VWFA对文字信息的表征和工作原理（computation）。

左侧梭状回外侧的视觉词形区（visual word form area, VWFA）被认为是字词加工的基本脑功能区，因此阐明VWFA的功能本质对揭示阅读的神经机制具有重要和根本的科学意义。由于以往研究方法无法同时提供精确的时间和空间信息，对该脑区的确切作用和工作原理迄今仍有很大争论。本项目围绕这一科学问题，采用高空间分辨率（1.5×1.5×2mm3）功能磁共振成像（fMRI）结合颅内植入电极直接刺激和记录（ms级）VWFA的神经活动，系统考察了该脑区对文字信息表征的时空分布模式及组织原则。我们发展了一系列的高空间分辨率数据获取技术和基于表征模式的数据分析技术，为精细刻画VWFA功能区的内在功能组织方式提供了新思路，也为揭示其功能本质提供了可靠证据。通过对200余名成人及儿童的系列研究，我们的结果较充分地证明，VWFA的确切作用是表征文字的正字法规则，在200ms以内左侧枕颞区对文字（包括伪字）表现出高度选择性。在此基础上，我们进一步确认了该功能特异性是在文字习得过程中逐渐形成的。更重要的是，尽管该脑区的活动强度受刺激和任务变化影响，但其空间模式不变。高空间分辨率fMRI研究进一步显示VWFA对文字信息的表征是分布式的，对癫痫患者的颅内电极记录同时提供了精确的时间信息。这些研究不但为揭示VWFA不同亚区的功能、组织原则及工作原理提供了结论性的证据，而且为进一步阐明该脑区的功能本质奠定了基础。