視障教學(xué)課程改革和教學(xué)管理培訓(xùn)班 盲童認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)研究 …

1、視障教學(xué)課程改革和教學(xué)管理培訓(xùn)班盲童認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)研究的新進(jìn)展,華東師范大學(xué)學(xué)前與特殊教育學(xué)院方俊明,一、引言,1688年7月7日，愛爾蘭哲學(xué)家William Molyneux [1]在給他的朋友John Locke的信中提出了這樣一個(gè)問(wèn)題：想象一位先天盲人已經(jīng)學(xué)會(huì)通過(guò)觸覺(jué)區(qū)分和命名球體和正方體，那么當(dāng)這個(gè)人突然恢復(fù)了視覺(jué)，他能使用視覺(jué)區(qū)分這兩種物體嗎？并能說(shuō)出哪一個(gè)是球？哪個(gè)是立方體嗎？,問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是什么？,本質(zhì)上，不同通道的

2、感覺(jué)具有不同的特性，學(xué)習(xí)與經(jīng)驗(yàn)是否能在不同的感覺(jué)通道之間建立內(nèi)在的跨通道聯(lián)系？如果能，是怎樣建立的？如何探索大腦可塑性的認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)基礎(chǔ)？,研究者采用多種實(shí)驗(yàn)方法解答上述問(wèn)題,對(duì)動(dòng)物視覺(jué)剝奪的行為觀察與對(duì)比；對(duì)白內(nèi)障患者外科手術(shù)前后的行為的觀察與對(duì)比；使用感覺(jué)替代設(shè)備來(lái)代替視覺(jué)情景和物體等；從盲人閱讀的角度來(lái)探討盲童認(rèn)知的神經(jīng)心理機(jī)制，對(duì)提高盲童的教育與教學(xué)質(zhì)量提出幾點(diǎn)建設(shè)性的意見。,早期對(duì)動(dòng)物視覺(jué)刺激剝奪的實(shí)驗(yàn),例如，Hu

3、bel，1988年[9]將貓和猴未長(zhǎng)成的一只眼睛縫合10個(gè)星期后發(fā)現(xiàn)，縫合眼只有15%的視皮質(zhì)細(xì)胞，而正常眼有50%視皮質(zhì)細(xì)胞對(duì)呈現(xiàn)的視覺(jué)刺激做出反應(yīng)；被縫合眼相對(duì)應(yīng)的一級(jí)視區(qū)（V1）的細(xì)胞組織相對(duì)萎縮而未縫合眼的細(xì)胞相對(duì)增加。由此認(rèn)為：視覺(jué)皮質(zhì)有一定的可塑性，大腦細(xì)胞能夠根據(jù)功能的需要進(jìn)行自我重組。,大腦可塑性與跨感覺(jué)通道重組,所謂大腦可塑性（plasticity） 是指神經(jīng)系統(tǒng)為不斷適應(yīng)外界環(huán)境的變化而改變自身結(jié)構(gòu)，包括神經(jīng)組

4、織的正常發(fā)展和成熟，新技能的獲得，在神經(jīng)系統(tǒng)受損以及感覺(jué)剝奪后的代償?？绺杏X(jué)通道重組（cross-modal reorganization），是指當(dāng)某個(gè)專門感覺(jué)通道中感覺(jué)輸入完全剝奪時(shí)，負(fù)責(zé)這一專門感覺(jué)通道的腦區(qū)會(huì)通過(guò)重組逐漸對(duì)其它通道的感覺(jué)輸入做出反應(yīng)[5]。,大腦可塑性：來(lái)自盲文閱讀的實(shí)驗(yàn)證據(jù),盲人被試的盲文閱讀所導(dǎo)致的枕葉皮質(zhì)激活——跨通道重組的證據(jù)：Gizewski 2004年用fMRI技術(shù)對(duì)12個(gè)盲人和12個(gè)明眼進(jìn)行了盲

5、文閱讀大腦神經(jīng)活動(dòng)的比較，研究結(jié)果說(shuō)明，盲文閱讀并不僅僅是一項(xiàng)動(dòng)覺(jué)任務(wù)，也是一項(xiàng)語(yǔ)言和觸覺(jué)分辨任務(wù)，對(duì)語(yǔ)言和觸覺(jué)分辨任務(wù)的神經(jīng)活動(dòng)必須開展進(jìn)一步的研究。,透顱磁刺激（rTMS）的研究發(fā)現(xiàn)：,Cohen等人[13] 的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)早期盲人中部枕區(qū)視覺(jué)皮層的干擾刺激會(huì)影響盲人盲文字母的識(shí)別，誘導(dǎo)閱讀錯(cuò)誤，而對(duì)其閱讀手指對(duì)側(cè)的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮層的刺激并不影響作業(yè)成績(jī)；此外，同樣的干擾刺激并不影響明眼人對(duì)凸起羅馬字母的閱讀，這進(jìn)一步證實(shí)視覺(jué)皮層參與了

6、盲文和羅馬字母的觸覺(jué)感知，提示腦有非凡的可塑性。,盲人閱讀的fMRI研究,Burton等2002[14] 對(duì)盲人閱讀的研究發(fā)現(xiàn)，先天盲人進(jìn)行盲文閱讀時(shí)，涉及視覺(jué)加工的枕葉和顳葉的激活水平顯著高于后天盲被試的水平；無(wú)論閱讀的媒介是觸覺(jué)或視覺(jué)，大腦的枕葉皮質(zhì)都是進(jìn)行閱讀的必要區(qū)域，盲人在大腦特殊區(qū)域保留了他們的本能機(jī)制來(lái)適應(yīng)觸摸閱讀的需要。視覺(jué)皮層已經(jīng)能將感覺(jué)信息重新編碼成適合大腦語(yǔ)言區(qū)能識(shí)別的形式。,早期盲和后期盲被試進(jìn)行食指盲文閱讀腦功

7、能成像的比較,盲文閱讀時(shí)間對(duì)軀體感覺(jué)皮質(zhì)的影響,Pascual –Leone等人) [17] 使用TSM技術(shù)測(cè)量ADM 和FDI肌肉運(yùn)動(dòng)技術(shù)比較了六位盲文閱讀者(13歲之前學(xué)習(xí)盲文的盲文校對(duì)員)在不同閱讀量的情況下軀體感覺(jué)皮質(zhì)的擴(kuò)展?fàn)顩r。研究結(jié)果認(rèn)為，“當(dāng)盲文閱讀缺少練習(xí)和少量的刺激會(huì)引起動(dòng)覺(jué)皮質(zhì)區(qū)域縮減”，只有每天進(jìn)行的盲文閱讀才有助于保持盲文閱讀的流暢性。,二、軀體感覺(jué)皮質(zhì)代表區(qū)的擴(kuò)大,研究者在注意到盲文閱讀導(dǎo)致枕葉皮質(zhì)的可塑性的

8、同時(shí)，也推測(cè)軀體感覺(jué)皮質(zhì)有著同樣的可塑性（Sadato 1998）Pascual –Leone & Torres 1993[16]，采用體感誘發(fā)電位（ SEPs)比較了15名熟練的盲文閱讀者（每天使用盲文超過(guò)2小時(shí)）與15名明眼被試（不熟習(xí)盲文）的軀體感覺(jué)皮質(zhì)的可塑性。 研究結(jié)果表明，與明眼者比較，盲文閱讀者的閱讀手指比非閱讀手指有更大的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)成像。此外，用右手閱讀的盲人在大腦的左半球呈現(xiàn)刺激的激活。這與Burton等200

9、2結(jié)果一致。,圖2. 早期盲被試經(jīng)過(guò)盲文閱讀練習(xí) 后動(dòng)覺(jué)皮質(zhì)和枕葉皮質(zhì)的改變,三、使用TMS追蹤空間信息在大腦皮質(zhì)中的加工軌跡,腦功能成像的相關(guān)研究一定程度上揭示出激活模式建立了指定區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)與任務(wù)成績(jī)之間的聯(lián)系，但需要腦損傷定位研究來(lái)解釋內(nèi)在的因果關(guān)系；嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳窠?jīng)科學(xué)研究來(lái)自于病案研究。很巧合的是，對(duì)一位早期精通盲文閱讀的盲人婦女的臨床案例研究發(fā)現(xiàn)，雙側(cè)枕葉中風(fēng)使她不能閱讀盲文了，這支持了盲文閱讀能力和枕葉功

10、能之間的因果關(guān)系[18],軀體感覺(jué)皮質(zhì)區(qū)域擴(kuò)大的兩個(gè)階段：,可能是由于突觸有效性的高端增加，或是聯(lián)結(jié)的加強(qiáng)，而形成快速的動(dòng)態(tài)的，瞬間的擴(kuò)大；緩慢的不明顯的但很穩(wěn)定的皮質(zhì)代表區(qū)的擴(kuò)大，呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)的可塑性。盲文閱讀技能的獲得與其他技能的獲得是相同的，在皮質(zhì)聯(lián)結(jié)有效性的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的訓(xùn)練，才可能從瞬時(shí)快速的改變，導(dǎo)致長(zhǎng)久的結(jié)構(gòu)上的改變。,四、對(duì)于盲文閱讀神經(jīng)機(jī)制的幾種解釋,1、大腦皮層的柱狀結(jié)構(gòu)理論柱狀結(jié)構(gòu)可是大腦皮層的基本功能單位

11、，是傳入和信息融合的處理單元。在感覺(jué)皮層區(qū)，柱狀結(jié)構(gòu)對(duì)同一類型的刺激起反應(yīng)。盲人的盲文閱讀可能會(huì)在觸覺(jué)的高頻刺激下引起視覺(jué)皮層柱狀結(jié)構(gòu)的功能重組。,2、機(jī)能交叉模式理論,被剝奪正常的感覺(jué)輸入后的某一特定腦區(qū)在另外的刺激模式下可引起激活，例如，被剝奪視覺(jué)刺激輸入的枕葉可能被聲音刺激激活。交叉模式的相互作用是正常感覺(jué)皮質(zhì)的特征，這種交叉神經(jīng)元重組甚至在成年人腦也可能發(fā)生。盲人枕葉被非視覺(jué)刺激激活，說(shuō)明視覺(jué)皮層存在交叉激活模式，有良好的可塑性

12、和功能重組的潛能，這便是盲人感覺(jué)補(bǔ)償?shù)纳窠?jīng)基礎(chǔ)。,3.感覺(jué)－反應(yīng)神經(jīng)回路的形成,感覺(jué)信息的輸入方式極大地影響了神經(jīng)回路的形成。先天盲人的視皮層因得不到視覺(jué)輸入的刺激，則無(wú)法建立正常的視覺(jué)回路。在豐富的觸覺(jué)和聽覺(jué)信息的刺激下，原本暫時(shí)投向視皮層的神經(jīng)聯(lián)結(jié)逐漸固化形成特有的感覺(jué)回路并驅(qū)使皮層視區(qū)加工來(lái)自視覺(jué)通道的信息，逐步形成跨通道重組。,4. 表象加工的解釋,為什么明眼人和后天盲被試在執(zhí)行觸覺(jué)任務(wù)中，視覺(jué)皮層未被激活，更合理的解釋是沒(méi)能通

13、過(guò)觸覺(jué)形成視覺(jué)表象。最近研究和爭(zhēng)論的焦點(diǎn)在于：先天盲人是如何通過(guò)觸覺(jué)在視覺(jué)視覺(jué)皮質(zhì)形成視覺(jué)表象？或視覺(jué)以外的其它感覺(jué)通道的信息如何在盲人的視覺(jué)表象、心理表象的形成中產(chǎn)生影響。,證明視皮層是一個(gè)多通路的空間加工器和視覺(jué)表象形成的兩類實(shí)驗(yàn),使明眼人戴上5天眼罩進(jìn)行盲文學(xué)習(xí)，結(jié)果是視覺(jué)皮層被征用進(jìn)行觸覺(jué)的加工，在一級(jí)軀體感覺(jué)皮質(zhì)和視覺(jué)皮質(zhì)之間形成了快速跨通聯(lián)系；Sing-hang Cheung 2005對(duì)一個(gè)56歲的特殊個(gè)案（S）的fMRI

14、研究發(fā)現(xiàn)，他的視覺(jué)中央凹對(duì)視覺(jué)感覺(jué)不起作用,視覺(jué)表象并沒(méi)有參與中央凹的使用，但也很難解釋他的視覺(jué)皮質(zhì)是因觸覺(jué)刺激而激活. S的的視皮質(zhì)的雙重分離現(xiàn)象可能是由于視覺(jué)皮質(zhì)的同一區(qū)域能被視覺(jué)任務(wù)或觸覺(jué)任務(wù)激活，喚起表象或者是對(duì)視覺(jué)和觸覺(jué)模式認(rèn)知的空間分析。（S在六歲前有正常視力和聽力，后來(lái)由于兩側(cè)角膜乳濁化，和其它眼綜合癥，一眼失明，但另一只好眼的視力穩(wěn)定（200/1000）。作為一位大學(xué)教授，他每天要進(jìn)行明眼閱讀和熟悉的盲文閱讀110/每

15、分鐘）,5.環(huán)境的綜合影響,生態(tài)觀認(rèn)為，認(rèn)知能力是在不同的環(huán)境壓力下構(gòu)成的一種適應(yīng)，心智是通過(guò)自然選擇而產(chǎn)生的生物系統(tǒng)。Stephen Pinker說(shuō)：“人類的心智不是一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)，而是在進(jìn)化過(guò)程為了解決問(wèn)題所形成的具有適應(yīng)性的本能。心智像一把瑞士軍刀”。在感覺(jué)發(fā)展階段可以明顯地看到，所有大腦功能及其認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)展都受環(huán)境的影響。,圖2 三位早期盲被試在不同時(shí)間間隔進(jìn)行軀體感覺(jué)皮質(zhì)和紋狀體皮質(zhì)的TMS阻斷結(jié)果,影響視覺(jué)－觸覺(jué)跨通道形成

16、的主要因素,失明的年齡 Cohen等[30]人研究了盲人失去視覺(jué)的開始時(shí)間對(duì)跨通道重組功能的影響。被試包括4個(gè)先天盲人、4個(gè)早期盲人和8個(gè)后期盲人。他們的研究首先證實(shí)先天盲人和早期盲人的V1區(qū)在閱讀盲文時(shí)激活，但后期盲人沒(méi)有類似激活。同時(shí)他們用rTMS分別作用于先天盲人、早期盲人和后期盲人的枕葉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TMS干擾了先天盲人和早期盲人的觸覺(jué)辨別任務(wù)成績(jī)，但對(duì)于后期盲人則沒(méi)有影響。Sadato 2002[31]研究表明，致盲年齡是影

17、響大腦可塑性的主要因素。,任務(wù)復(fù)雜性的作用,Gizewski等[33]讓先天盲人和早期盲人被試分別進(jìn)行盲文閱讀、辨別無(wú)意義圓點(diǎn)、手指脈沖刺激和手指輕敲等4種任務(wù)，并記錄fMRI信號(hào)。研究發(fā)現(xiàn)，所有被試在盲文閱讀和圓點(diǎn)辨別任務(wù)中都顯示V1V2和更高級(jí)視區(qū)的顯著激活；電刺激手指激活了初級(jí)體感皮層，視皮層卻沒(méi)有任何反應(yīng)；純粹的手指敲擊運(yùn)動(dòng)激活了中央前回的皮層，但視皮層也同樣沒(méi)有反應(yīng)。這說(shuō)明，那些簡(jiǎn)單的聽覺(jué)、觸覺(jué)刺激并不引起視覺(jué)皮層的激活，大腦

18、似乎能夠?qū)Α笆种赣|覺(jué)”和“手指閱讀”作出分辨。該研究說(shuō)明，盲人視皮層的激活與更高級(jí)和復(fù)雜的認(rèn)知活動(dòng)有關(guān)。,閱讀利手與大腦半球的單側(cè)化,Nettleton Spehr2006[34]研究了在盲文閱讀與語(yǔ)言相關(guān)的任務(wù)時(shí)，對(duì)比10名右利手和2名左利手與閱讀的關(guān)系。研究沒(méi)有發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)手，利手性對(duì)盲文閱讀有任何影響。Denoit-Dubrocard等1997[35] 對(duì)17名右利手和17名左利手被試的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，左手在閱讀任務(wù)中要比右手更精確。

19、更重要的是，左利手的閱讀者對(duì)需要進(jìn)行筆跡和語(yǔ)言翻譯的高難度的意義匹配的任務(wù)完成得更好。Harada等2004[36]采用fMRI技術(shù)，考查了19位右利手明眼人手運(yùn)動(dòng)和大腦激活之間的半球內(nèi)部轉(zhuǎn)換機(jī)制。Harada認(rèn)為，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)左右利手的特殊性，無(wú)論左或右利手，右半球的頂葉、前運(yùn)動(dòng)區(qū)皮質(zhì)都會(huì)激活。,盲人的觸覺(jué)閾限的影響,Sterr, Green &Elbert2003[37] 比較了明眼人與盲人閱讀者手指在不同壓力的微型刺激條件下

20、大腦皮質(zhì)的反應(yīng)情況，對(duì)閾限差異進(jìn)行了更精確的定位研究。 結(jié)果表明，在閾限較低的情況下，明眼人的判斷要比盲人判斷刺激的位置更準(zhǔn)確。而且，右手盲文閱讀者的判斷成績(jī)要更差一些。7/10的盲人對(duì)他們閱讀手的刺激判斷有誤。研究者認(rèn)為擴(kuò)大的軀體感覺(jué)皮質(zhì)的可塑性可以解釋這一觸覺(jué)錯(cuò)誤。,小結(jié)與思考,研究結(jié)論的思考 從盲人認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，基本上可以澄清關(guān)于“缺陷說(shuō)”或“補(bǔ)償說(shuō)”的爭(zhēng)論。從生理結(jié)構(gòu)上為盲人大腦的可朔性提供了確鑿的事實(shí)依

21、據(jù)和比較樂(lè)觀發(fā)展前景。但是也有許多研究給予相反的證明。如Fine 等2003年[38]的個(gè)案表明,很長(zhǎng)時(shí)間的視覺(jué)剝奪后，很難恢復(fù)高水平的視功能。,對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和研究方法的思考,研究任務(wù)設(shè)計(jì)的不同，可能引起皮質(zhì)的不同反應(yīng)。以上實(shí)驗(yàn)多采用選用如下幾類盲文任務(wù)： 觸摸類型與材料：盲文點(diǎn)字/詞、無(wú)意義的點(diǎn)字/詞、#####（干擾）、平滑的紙張等； 觸摸的主動(dòng)與被動(dòng)性：主動(dòng)觸摸一段文字，被動(dòng)觸摸呈現(xiàn)在手指上的點(diǎn)字； 盲文點(diǎn)字

22、的詞性：多采用名詞（抽象、具體名詞），動(dòng)詞，但沒(méi)有出現(xiàn)其他詞性； 呈現(xiàn)點(diǎn)字的數(shù)量上：范圍是30、48、80個(gè)字或詞不等。 反應(yīng)方式：采用按鍵反應(yīng)，記錄反應(yīng)時(shí)；出聲報(bào)告盲文的意義；閱讀名詞，想象出該詞的動(dòng)詞等方式。面對(duì)如此復(fù)雜的控制變量，如何保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性，是我們今后的研究需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。,亟待加強(qiáng)對(duì)中國(guó)盲文及盲文閱讀的研究,國(guó)際上對(duì)盲文閱讀的研究很多，取得了大量驚人的成果，相比而言，為中國(guó)盲文及盲文閱讀研究的研

23、究十分薄弱。漢語(yǔ)是一種獨(dú)特的語(yǔ)言，對(duì)中國(guó)盲文與英文盲文在語(yǔ)言學(xué)的區(qū)別，將成為中國(guó)學(xué)者今后進(jìn)行盲文閱讀與大腦可塑性研究中需要重點(diǎn)探討的問(wèn)題。從漢字的拼音制盲文體系到編碼方式都值得深入研究。漢語(yǔ)中國(guó)盲文與英文、英文盲文之間轉(zhuǎn)換的加工的內(nèi)在機(jī)制是否有差異？,對(duì)盲人認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)進(jìn)行深入的實(shí)驗(yàn)研究,不局限于觸覺(jué)與視覺(jué)關(guān)系，應(yīng)多途徑地對(duì)盲人的認(rèn)知神經(jīng)心學(xué)進(jìn)行深入的實(shí)驗(yàn)研究：如盲人認(rèn)知過(guò)程中，聽覺(jué)與視覺(jué)的關(guān)系、語(yǔ)義判斷、言語(yǔ)加工、動(dòng)詞產(chǎn)生、情景

24、記憶等盲人認(rèn)知特點(diǎn)和多通道形成的機(jī)理都是需要深入研究的問(wèn)題。,理論聯(lián)系實(shí)際，基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究結(jié)合，提高盲與低視力學(xué)生的教育教學(xué)水平,大腦的可塑性是一種生理現(xiàn)象，是人類適應(yīng)能力發(fā)展的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)的研究進(jìn)一步揭示了后天訓(xùn)練與教育對(duì)大腦可塑性的影響和內(nèi)在機(jī)制。當(dāng)我們那已經(jīng)進(jìn)入信息化的時(shí)代，計(jì)算機(jī)廣泛使用的情況下，如何開展更具體的實(shí)驗(yàn)研究、基礎(chǔ)研究為改進(jìn)日常的教育教學(xué)提供理論依據(jù)是我們今后進(jìn)一步努力的方向。,謝謝大家