在探讨阅读加工脑机制的研究中，已有的研究主要采用这样几种技术探讨人们在阅读时大脑的活动情况：功能核磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）、事件相关电位（event-related potentials，ERPs）、正电子发射计算机断层扫描（positron emission tomography，PET）（Aine，1995；Rugg & Coles，1995）。其中，fMRI和PET具有较高的空间分辨率（取决于具体设备和所用序列，一般可精确到2mm甚至更低），但时间分辨率较低，因此研究者可以根据在阅读中各个脑区的激活推测其在阅读中可能的功能，甚至探讨不同脑区如何相互合作共同完成阅读这一复杂的任务。相反地，ERPs具有较高的时间分辨率（通常可精确到毫秒），但空间分辨率很低，因此研究者更多地利用该技术探讨阅读加工的时间进程相关问题。但随着溯源技术（根据脑电波追溯信号源的技术）的发展，一些研究者根据脑电波成分的信号定位来回答关于脑功能定位的问题。由于对大部分人而言，阅读是一个非常快速的、自动化的加工过程，ERPs技术的应用使得在毫秒级别的时间分辨率上探讨语言加工的即时性成为可能。

在具体的技术原理上，fMRI通过记录大脑血管中的血流变化来推测脑区新陈代谢的变化以及该脑区在特定任务下的参与程度，PET则通过追踪示踪原子的轨迹来推测大脑的新陈代谢和参与特定任务的情况（Aine，1995）。对于特定的一个脑区，当血流变化与任务或刺激的呈现存在高相关时，则该脑区的激活越高，其越有可能参与任务所需要的某种加工。由于血流变化是一个缓慢的过程，fMRI和PET并不能反映即时的认知加工过程，并且无法直接等同于认知加工过程。ERPs则通过记录头皮脑电波的变化来推测可能的认知加工（Rugg & Coles，1995）。由于电流传递的迅速性，记录到的脑电波信号能够较好地反应即时的大脑活动，但由于头本身是导体，头皮上特定位置记录到的脑电波可能源自大脑任何位置。

来自成人母语者的证据

参与阅读的脑网络在长期的阅读经验中逐渐优化，相应地，具有长期阅读经验的成人最有可能最有效地进行阅读，阅读脑网络也最有可能是优化的。基于此，一些研究者对已有的以汉语和拼音文字为母语的成人被试的脑成像研究进行元分析，来探讨中文和拼音文字阅读的脑网络的异同（Bolger，Perfetti，& Schneider，2005；Tan，Laird，Li，& Fox，2005；Zhu，Nie，Chang，Gao，& Niu，2014）。

在拼音文字阅读中，多个研究发现一系列脑区参与阅读。阅读始于对字形这一视觉信息的分析，这一加工过程被发现与左侧梭状回（left fusiform gyrus，left FG）有关。该脑区位于左侧枕颞（left occipitaltemporal gyrus，left OT）后部，在多个研究中发现与字形加工有关，因此被称作视觉词形区（visual word form area，VWFA）。前文提到的文盲学习阅读后变得对文字敏感的就是该脑区（Dehaene et al.，2010）。与位于枕叶的负责视觉加工的脑区相比，左侧梭状回负责是的抽象的字形的加工，该脑区的激活不会受到字体和字号的调节（McCandliss，Cohen，& Dehaene，2003）。尽管阅读是由字形通达语义的过程，研究者依然在与语音无关的任务（对词对进行语义相关与否的判断）下，在不同语言的文字阅读中观测到了语音的激活（Perfetti et al.，1992）。一些探讨语音加工脑机制的研究给被试视觉呈现一些假词，如“dote”，并且将假词的加工与其他无法发音的视觉刺激的加工进行对比。语音的加工往往与左侧颞上回（left superior temporal gyrus，left STG）后部和左侧额下回（left inferior frontal gyrus，left IFG）有关（Poldrack et al.，1999；Pugh et al.，1996）。其中，左侧颞上回主要负责将小的语素组成大的语音单位的过程，如将/b/，/i/和/t/组成/bit/，这种加工方式被称为组装式的加工（assembling processing）（Pugh et al.，1996）；左侧额下回则主要负责字词发音的表征与存储（MacSweeney，Brammer，Waters，& Goswami，2009；Poldrack et al.，1999）。

为了探讨形音匹配的加工机制，布思（Booth）及其合作者以视觉或者听觉通道，呈现给英语母语者由三个词语组成的词列，要求被试判断最后一个词语在韵脚的拼写（字形判断）或者押韵（语音判断）上与前两个词语中的哪个词语是一样的，因此，刺激呈现通道与要求判断的内容的通道有时是一样的（视觉呈现与字形判断，听觉呈现与押韵判断），有时是不一样的（视觉呈现与押韵判断，听觉呈现与字形判断）。他们的研究发现，当刺激呈现的通道与要求判断的内容的通道不一致而卷入更多形音匹配的加工时，左侧顶下小叶（left inferior parietal lobe，left IPL）的激活更高（Booth et al.，2002，2004），并且该脑区的激活与被试在通道不一致的任务下的正确率存在正相关（Booth et al.，2003），说明了该脑区在整合多通道信息中的重要性。在随后的多个研究中，布思及其合作者则侧重对比判断的难易程度来探讨形音匹配的加工。他们操作了词语中形音匹配的一致性：有些词语韵脚的拼写一样但不押韵（pint-mint），有些词语则押韵但韵脚的拼写不一样（jazz-has），另外有些词语押韵和拼写均一样（seat-heat）或者均不一样（mythhome）（Bitan et al.，2007；Brennan，Cao，Pedroarena-Leal，McNorgan，& Booth，2013；Cao，Bitan，Chou，Burman，& Booth，2006）。前两种类型的词语由于语音和字形之间存在冲突或者不一致而卷入更多形音匹配的加工，具有较高的任务难度，而后两种类型的词对由于形音一致，因此比较容易判断。将难度高的词对与难度低的词对相比，同样可以观测到左侧顶下小叶更高的激活，尽管直接证据主要来自儿童的研究（Bitan et al.，2007；Cao et al.，2006）。

与拼音文字的阅读相似，左侧梭状回同样参与中文阅读时字形的分析，但元分析发现，中文阅读除了与左侧梭状回的激活有关，还常常发现右侧梭状回的激活（Tan et al.，2005）。此外，与基本视觉加工有关的脑区尤其是双侧枕中回（bilateral middle occipital gyri），也被多个研究发现与汉字加工有关。一项ERPs研究发现，大脑右侧的视觉区可能与汉字中低频视觉信息的加工有关（Liu & Perfetti，2003）。在该项研究中，研究者记录了汉语母语者阅读汉字的脑电波，发现了与字形加工有关的负波从左侧枕叶（汉字呈现后150ms左右）转移到右侧枕叶（200ms后）。这种转移可能反映了在汉字加工中，从大脑左侧对表征具体笔画和部件的高频视觉信息的加工到右侧对表征部件之间空间关系的低频信息的加工的转移。

与拼音文字不同的是，阅读中文时，语音信息并不通过形音对应的方式激活相应语素进而组合成一个单词的发音（包含一个或多个音节），而更多的是直接提取整字的发音（一个音节）。相应地，中文阅读中较少发现左侧颞上回后部的激活，而是比较一致地发现左侧额中回（left middle frontal gyrus，left MFG）的激活（Tan et al.，2005；Tan et al.，2003）。该脑区一开始被认为与汉字的视觉空间信息加工有关（Tan et al.，2001）或者与整字语音的提取有关（Tan et al.，2005），后来研究者发现该脑区更有可能与词汇选择（lexical selection）或者词汇整合（lexical integration）有关，即通过整合语音和字形甚至语义从而确定最终目标汉字（Perfetti，Cao，& Booth，2013）。汉语中形音的对应比较模糊并且存在很多同音字，因此对词汇选择和整合的需求也更高。该假说也能解释在拼音文字中，形音对应不规则词（“pint”）与规则词（“mint”）相比左侧额中回激活更高（Bolger，Hornickel，Cone，Burman，& Booth，2008）。然而关于该脑区在汉字加工中的功能还需要更多的研究，如对比同音字多的和同音字少的汉字。

在形音匹配上，曹及其合作者（Cao et al.，2010）以视觉通道呈现给被试由两个汉字词语组成的词对，要求被试判断第二个字是否押韵（语音判断）或者声旁是否相似（字形判断），同样操作了词语形音的一致性：有些词语押韵但声旁不一样（“钞票”—“医疗”），而有些词语声旁一样但不押韵（“皮鞋”—“泥娃”），另外有些词语声旁不一样并且不押韵（“压缩”—“傍晚”）或者声旁一样并且押韵（“围绕”—“发烧”）。这个研究同样发现当形音不一致时，在成人母语者中看到左侧顶下小叶的激活更高（Cao et al.，2010）。

来自儿童母语者的证据

尽管来自成人母语者的研究显示不同文字的阅读脑机制存在不同之处，但这些研究并不能很好地回答这些差异是如何形成的。相比之下，来自阅读脑网络还处在发展阶段的儿童的证据以及儿童与成人的对比研究，能够揭示阅读脑网络是如何在阅读经验中形成的。

曹等人（Cao et al.，2010）的研究对比了儿童及成人汉语母语者的阅读脑机制，发现在阅读中文时双侧枕中回和顶上小叶以及梭状回的激活随着年龄增长而增强，表明字形加工越来越成熟。在英语母语者中同样可以观测到左侧梭状回的激活随着年龄增长而增强，并且阅读障碍儿童在该脑区的激活要低于控制组（Cao et al.，2006）。与此同时，还有研究发现英语母语者右侧梭状回的激活反而随着年龄增长而减弱（Turkeltaub，Gareau，Flowers，Zeffiro，& Eden，2003）。这些结果支持了在成人母语者研究中观测到的字形加工方面的跨语言差异。

在语音加工方面，一项研究对比了母语分别是汉语和英语的儿童（8～12岁）的语音网络的发展，发现母语是英语的儿童在完成押韵判断这一任务时左侧颞上回后部的激活随着年龄增长而增加，并且该脑区的激活与他们的阅读水平呈正相关，而在母语是汉语的儿童中该脑区的激活与年龄和阅读水平均不相关（Brennan et al.，2013）。而另一项研究通过对比母语是汉语的9岁、11岁的儿童以及成人，发现左侧颞上回后部随着年龄增长而激活下降（Cao et al.，2010）。这两项研究共同表明了左侧颞上回后部由于能够支持组装式的语音加工而在拼音文字阅读中尤为重要，而由于中文语音加工的不同，该脑区比较少或者不直接参与中文的阅读。此外，一项研究探讨了6～22岁的英语母语者的阅读网络的发展，发现左侧额下回的激活随着年龄增长而增强并且与语音意识测验的得分正相关（Turkeltaub et al.，2003）。

左侧顶下小叶在不同语言中均被认为与形音匹配有关。在汉语母语者中，成人在阅读中文时左侧顶下小叶的激活高于儿童（Cao et al.，2010）。在英语母语者中，成人与儿童在该脑区的激活也存在类似的差异（Booth et al.，2004；Brennan et al.，2013），并且有研究发现阅读障碍儿童在该脑区的激活低于控制组儿童（Cao et al.，2006）。

而关于左侧额中回，来自汉语母语者的研究发现，阅读障碍儿童相比控制组在阅读中文时左侧额中回的激活不足，并且该脑区的灰质体积比普通儿童小，说明了这种大脑功能的不足存在结构基础（Siok，Niu，Jin，Perfetti，& Tan，2008）。

来自双语者的证据

来自母语者的证据表明，中文和拼音文字阅读的脑网络确实存在一些差异，并且这些差异与文字的特征是相关的。当双语者在阅读两种截然不同的文字时，这种跨语言的差异是否依然可以用观测到呢？或者，当双语者阅读第二语言的文字时，他们是更多地应用第一语言的阅读网络还是第二语言的呢？关于这个问题，佩尔费蒂等人（Perfetti et al.，2007）主要基于中英和英中两种双语者的研究，提出了适应与同化假说（accommodation and assimilation hypothesis）。适应与同化假说发现，双语者在阅读第二语言的文字时究竟更多地使用第一语言的还是第二语言的阅读脑网络取决于具体语言：在阅读第二语言的文字时，中英双语者阅读英文时的脑激活与阅读中文时更接近，或者表现出更多的同化（assimilation），而英中双语者阅读中文时的脑激活也与中文母语者阅读中文时更接近，或者表现出更多的适应（accommodation）。

纳尔逊及其合作者（Nelson，Liu，Fiez，& Perfetti，2009）对比中英和英中双语者阅读汉字和英文单词时的大脑激活，尤其是双侧梭状回的激活。他们的研究发现，两组双语者在阅读第一语言的文字和第二语言的文字时，左侧梭状回均激活并且在阅读两种语言时该脑区激活强度没有差异。而在右侧梭状回上，英中双语者只有在阅读汉字时激活，而在阅读英文时则没有激活；中英双语者无论阅读第一语言的文字还是第二语言的文字该脑区均激活（Nelson，Liu，Fiez，& Perfetti，2009）。该研究在字形加工方面支持了同化与适应假说。对于英中双语者，右侧脑区的参与对加工表征组成汉字的各个部件的空间关系的低频信息是必需的；英文单词在视觉上更多的是由高频信息表征的，已经拥有大量中文阅读经验的中英双语者能够利用其左侧脑区对包含高频视觉信息的英文进行加工。

有研究通过对比处于不同学习阶段的英中双语者，来探讨英中双语者何时发展出适应中文阅读的机制。前面已经提到中文阅读时语音信息的激活与英文不同，中文语音的激活需要在字形分析进行到一定程度后才能进行（阈限式加工），而英文语音在识别字母后即可激活，无须等到整个单词字形分析结束（瀑布式加工）。一项行为研究采用启动范式，来探讨学习中文的英语母语者在第一个和第二个学期末的汉字识别情况，他们固定了启动词与目标词的时间间隔（500ms），并且操作了启动词与目标词在字形、语音和语义上的相关性（Liu，Wang，& Perfetti，2007）。该研究发现，第一个学期结束时仅观测到字形促进效应，而第二个学期结束时则观测不到字形促进效应，而是观测到语音和语义的启动效应，说明英中双语者与汉语母语者一样，在汉字识别中语音的激活是阈限式的。还有一项研究同样对比了学习汉语的英语母语者在前两个学期末的汉字和英文加工，但采用ERPs技术并且侧重探讨字形加工的变化（Liu，Perfetti，& Wang，2006）。该研究关心的脑电波成分之一N200，是一个刺激呈现后200ms左右达到峰值并且主要分布在枕叶的负波，该成分与字形加工有关（Posner & McCandliss，1999）。该研究发现，在第一个学期末，英中双语者加工汉字时N200的波幅高于英文，而到了第二个学期末，汉字和英文单词的差异消失了。综合这两个研究，可见英中双语者能够比较迅速地发展出适应汉字字形特征的加工方式，而语音和语义加工则需要更多的时间。

还有研究同样发现，中英双语者在阅读英文单词时大脑活动与阅读汉字时非常相似，均激活包括左侧额中回和顶下小叶在内的脑区，而在英语母语者中观测到的左侧额下回和颞上回后部并没有激活（Tan et al.，2003）。最近的一项研究甚至发现，中英双语者第二语言的水平与他们在加工英文单词时中文阅读脑网络的激活是相关的：英语水平越高，被试阅读英文时左侧额中回和右侧顶叶多个脑区的激活越高，而左侧额下回的激活越低（Cao，Tao et al.，2013）。这些研究共同说明同化是中英双语者在阅读英文时的主要现象。然而这并不代表中英双语者完全以加工汉字的方式来加工英文。一项研究发现，中英双语者在加工英文单词时右侧枕中回的激活比阅读中文时低（Cao，Tao，Liu，Perfetti，& Booth，2013），说明中英双语者与英中双语者类似，参与字形分析的脑网络也受到所阅读文字的调节，表现出一定的适应。

在阅读英文单词时，属于英语阅读网络的脑区在中英双语者阅读英文时是否就是没有任何作用的呢？一项研究通过分析脑区之间的功能连接，发现即使中英双语者在阅读英文与中文时左侧颞上回后部的激活强度没有差异，该脑区与右侧枕中回的连接强度在阅读英文时比阅读中文时更强，并且两个脑区功能连接越强的双语者完成押韵判断任务的反应时越短，说明该脑区在中英双语者阅读英文时通过促进字形分析与语音加工的连接，使得英文加工更为有效（Cao，Kim，Liu，& Liu，2014）。由此可见，将来的研究有必要更多地从不同脑区如何通过信息交流完成阅读这一复杂的任务来进行。

值得注意的是，在这些关于双语者的研究中，中英双语者往往已经具有8年以上的英语学习历史，而英中双语者往往是初学者，其中文水平相比中英双语者的英文水平要低。尽管如此，我们依然观测到中英双语者表现出更多的同化，而英中双语者表现出更多的适应。可见语言的方向（从中文到英文以及从英文到中文）是影响同化与适应的重要因素。然而，关于中文水平较高的英中双语者以及英文和中文水平相当的双语者的研究对进一步检验该假说是很重要的。

对中文学习的启示

基于中文字形复杂并且形音对应比较模糊的特点，具有良好的字形表征对中文阅读尤为重要。实际上在汉字教学中，小学生尤其是低年级学生通常会把大量的时间花在汉字抄写上。最近的一项ERPs研究探讨了汉字字形的强化学习在英语母语者学习汉字中的作用：在学习阶段，有些被试需要尝试写出呈现过的汉字时（书写组），有些只需被动地看所呈现的汉字（阅读组）（Cao，Rickles et al.，2013）。经过六天学习，被试进行一项关于汉字的意思的判断任务（判断每个汉字的意思是不是随后呈现的英文单词），并且研究者记录了被试在加工汉字时的脑电波。该研究发现，书写组在汉字呈现后100ms左右出现的正波（P1）的波幅比阅读组更大，而该成分与视觉注意有关，说明书写组的被试对字形分配了更多的注意资源。此外，P1的波幅与3个月后被试对所学汉字的记忆存在正相关。还有一项fMRI研究将汉字书写与拼音书写进行对比。在学习阶段，被试会看到汉字及其对应的拼音，接着听到该汉字的发音，最后是汉字的意思（对应的英文翻译），当这些信息呈现结束后，其中一组被试需要写出汉字本身（书写组），另一组需要写出拼音（拼音组）（Cao，Vu et al.，2013）。因此，书写组将侧重字形的学习，而拼音组将侧重于语音的学习。在学习阶段结束后，被试在MRI扫描仪内进行两项任务：词汇判断以及内隐书写任务（想象屏幕上呈现的汉字如何书写）。研究结果发现，与拼音组相比，书写组与汉字字形分析有关的双侧顶上小叶在两个任务下的激活均更高，更接近汉语母语者在汉字阅读中的激活。此外，书写组在位于中央前回的双侧感知—运动区的激活比阅读组更高，说明书写增强了关于汉字字形的感知信息与运动信息（如何书写）的整合，从而促进汉字字形表征的形成。这种字形的强化学习发现有利于汉字的语义学习（Guan，Liu，Chan，Ye，& Perfetti，2011）。除了被试手动书写，一些研究还探讨了观看如何逐笔画书写汉字的动画是否也能促进字形表征的形成（Chang，Stafura，Rickles，Chen，& Perfetti，2015）。该研究采用ERPs技术实时记录了英语母语者学习汉字的过程，其中有一些汉字配有关于其书写的动画，而另一些汉字没有。与没有动画的汉字相比，有动画的汉字引起与记忆更新有关的P300成分（汉字呈现后300ms左右达到峰值的正波）的幅值更高，并且P300的波幅与被试学习表现相关。这些结果说明关于书写的动画同样有利于关于字形的表征的建立。这些研究一致说明了字形是词汇表征的重要内容之一，书写或者观看有关汉字书写的动画等对字形的强化学习，有利于其他词汇信息的学习，如语义和语音。