不断增加的视觉不确定性会调节多感官决策过程

《Cortex》：Increasing visual uncertainty modulates multisensory decision-making

　　快速周期视觉刺激（FPVS）联合EEG研究发现，3.6-9.3岁儿童对非母语字母（格鲁吉亚语）的神经编码响应（1.2Hz及谐波）在未阅读儿童中即出现且随年龄增强，而对倒置母语字母的敏感度仅出现在已掌握阅读能力的儿童中且与年龄正相关，揭示两种独立发展的神经调节系统：基于语言经验的粗调系统与阅读习得的定向敏感系统。

　　本研究探讨了儿童在阅读过程中涉及的神经生理机制，特别是字母编码的特性。研究对象是3.6至9.3岁之间具有正常阅读能力发展的儿童，通过使用一种称为“奇数刺激快速周期视觉刺激”（FPVS）的方法，结合32通道的脑电图（EEG）技术，分析了儿童对字母形式的处理能力。FPVS是一种能够捕捉大脑对特定刺激的神经反应的实验范式，其核心在于利用周期性的视觉刺激引发稳态视觉诱发电位（SSVEP），从而在频率域中观察到与刺激频率相对应的神经活动。研究中，儿童在一系列以6Hz频率呈现的俄文字母中，每第五个字母被替换为非母语的格鲁吉亚字母，以此作为对比条件。通过分析这种对比条件下的神经反应，研究者发现，即使在尚未掌握阅读技能的儿童中，也能观察到对非母语字母的显著辨别反应，这些反应出现在非母语字母呈现的频率（1.2Hz）及其谐波上。这一发现表明，儿童在阅读技能尚未成熟之前，就已经具备了一定的字母辨别能力，这种能力可能源于环境中的字母暴露，而非阅读本身的训练。

此外，研究还探讨了俄文字母在不同方向上的敏感性，即在一系列正常的俄文字母中插入180度翻转的字母作为对比条件。研究结果显示，辨别反应在两个条件下均随年龄增长而增强，但其发展轨迹存在差异。在非母语字母条件中，辨别反应在尚未掌握阅读技能的儿童群体中显著增强，并在年龄较大的儿童中趋于稳定。而在翻转字母条件中，辨别反应仅在已经掌握阅读技能的儿童中出现，并且在这一群体中与年龄呈显著正相关。这些结果支持了字母处理中的两个不同的神经调谐系统：一种是较粗略的系统，用于区分母语字母与非母语字母，这种系统在阅读技能尚未成熟前就开始发展；另一种是更精细的系统，用于区分字母的正向与倒置方向，这种系统的发展则与阅读能力的获得密切相关。

字母处理的神经机制是阅读能力发展的重要组成部分，涉及大脑对字母形式的识别和区分。这一过程不仅需要对字母本身的特征进行学习，还需要对字母的预期方向进行适应。例如，儿童在接触字母时，会逐渐形成对字母正常方向的期望，这种期望与字母识别能力的发展密切相关。研究者指出，字母方向的敏感性在垂直方向（倒置）上的发展早于水平方向（镜像），这表明倒置方向的处理可能更早地受到经验的影响。倒置方向的敏感性在4岁左右开始显现，而镜像方向的敏感性则在6岁左右才开始出现。因此，倒置方向的处理可能反映了更广泛的字母方向敏感性，而镜像方向的敏感性则是后期发展的结果。

神经生理学研究中，字母处理的一个重要指标是N170成分，这是在视觉事件相关电位（ERP）中发现的一种与面部识别相关的电位。N170在母语字母上的反应通常比在非母语字母或伪字体上更为强烈。此外，N170还对字母的方向敏感，例如，倒置字母会引发更显著的N170反应。这种反应通常被视为感知专家性的标志，因为随着经验的积累，大脑会形成对特定刺激的更高效处理机制。然而，N170成分的年龄相关变化表明，字母方向的敏感性是逐步发展的。例如，7至12岁的儿童在镜像字母和正常字母之间并没有显著的N170反应差异，而成年人则表现出明显的差异。这表明，儿童在阅读技能发展过程中，才会逐渐形成对字母方向的敏感性。

研究者还指出，传统的ERP研究在儿童群体中存在一定的局限性，主要是由于ERP成分在时间域上的年龄特异性。例如，N170在儿童中的表现可能受到年龄的影响，而FPVS方法则能够克服这一限制。FPVS方法通过在频率域中捕捉神经反应，使得研究者能够在不同年龄阶段中进行更一致的比较。此外，FPVS方法能够在不依赖任何显性行为或指令的情况下，捕捉到儿童的隐性神经反应，这使得该方法特别适合用于研究婴幼儿和年幼儿童的字母处理能力。已有研究表明，五岁儿童甚至九个月大的婴儿都能表现出对字母形式的辨别反应，这说明字母处理能力可能在阅读技能发展之前就已经开始形成。

本研究进一步验证了FPVS方法在儿童群体中的应用价值。通过在3至9岁儿童中使用FPVS范式，研究者发现，即使在尚未掌握阅读技能的儿童中，也能观察到对非母语字母的显著辨别反应。这表明，字母的辨别能力可能与阅读技能的发展并行，而不是依赖于阅读能力本身。相比之下，对倒置字母的辨别反应仅在已经掌握阅读技能的儿童中出现，这说明倒置字母的处理可能需要更复杂的认知过程，如对字母方向的预期和对非预期方向的识别。这一发现为理解阅读能力的发展提供了新的视角，即字母处理能力的两个不同方面可能分别对应不同的神经调谐系统：一个是较早发展的、与母语字母相关的粗略调谐系统；另一个是随着阅读能力的获得而逐步发展的、与字母方向相关的精细调谐系统。

此外，研究者还探讨了字母方向敏感性的发展与阅读能力之间的关系。他们指出，虽然倒置方向的敏感性在儿童早期就有所体现，但镜像方向的敏感性则需要更长时间的发展。这种差异可能与字母在不同方向上的认知加工方式有关。例如，倒置字母可能更容易被识别为非预期刺激，而镜像字母则需要更复杂的认知处理，包括对字母结构的深入理解。因此，倒置方向的敏感性可能更早地与阅读能力相关联，而镜像方向的敏感性则可能在阅读技能更加成熟后才逐渐显现。

本研究的发现对于理解阅读能力的发展机制具有重要意义。首先，它表明儿童在阅读技能尚未成熟之前，就已经具备了一定的字母辨别能力，这种能力可能源于环境中的字母暴露。其次，它揭示了字母方向敏感性的发展与阅读能力之间的关系，即倒置方向的敏感性可能更早地受到经验的影响，而镜像方向的敏感性则需要更长时间的发展。这些结果为阅读能力的神经基础提供了新的证据，并为进一步研究字母处理与阅读能力之间的相互作用奠定了基础。

本研究的实验设计和方法也具有一定的创新性。研究者使用了FPVS范式，这是一种能够捕捉大脑对特定刺激的神经反应的实验方法，尤其适用于研究婴幼儿和年幼儿童的视觉处理能力。通过将非母语字母插入到母语字母的序列中，研究者能够观察到儿童对字母形式的辨别反应，而无需依赖显性的任务或行为反馈。这种方法不仅能够减少实验中的主观因素，还能够更准确地反映大脑的神经活动模式。此外，研究者还采用了倒置字母作为对比条件，以探讨儿童对字母方向的敏感性。这种设计使得研究者能够在不同条件下观察到儿童的神经反应变化，从而更全面地理解字母处理能力的发展轨迹。

在实验过程中，研究者对参与者的年龄、语言背景和视觉能力进行了严格的筛选，以确保实验结果的可靠性。所有参与者均为俄语母语者，并且具有正常的或矫正后的视力。这种筛选标准有助于排除其他可能影响实验结果的因素，使得研究能够更准确地反映字母处理能力的发展情况。此外，研究者还对实验数据进行了统计分析，确保结果的显著性和有效性。研究结果表明，即使在没有阅读经验的儿童中，也能观察到对非母语字母的显著辨别反应，这说明字母处理能力可能在阅读技能发展之前就已经开始形成。

研究者还指出，FPVS方法在儿童群体中的应用具有重要的研究价值。首先，这种方法能够在不依赖任何显性行为或指令的情况下，捕捉到儿童的隐性神经反应，这为研究婴幼儿的视觉处理能力提供了新的工具。其次，快速的刺激频率使得实验时间得以缩短，而不会影响信号的清晰度。这种优势使得FPVS方法特别适合用于研究年幼儿童和婴儿的视觉处理能力。此外，FPVS方法能够提供更一致的神经反应模式，使得不同年龄组之间的比较更加可靠。这为研究儿童在不同发展阶段的字母处理能力提供了新的视角，并有助于揭示字母处理能力发展的具体机制。

研究者还强调了字母处理能力发展的复杂性。他们指出，字母处理不仅仅是对字母形式的识别，还涉及到对字母方向的敏感性。这种敏感性的发展可能受到多种因素的影响，包括环境暴露、经验积累以及认知发展。例如，儿童在日常生活中接触到的字母通常是正常方向的，因此他们可能更容易形成对正常方向的期望。这种期望可能在字母识别过程中起到关键作用，使得儿童能够更快速地识别出正常方向的字母，而对倒置或镜像方向的字母则需要更多的认知加工。因此，字母方向敏感性的发展可能是一个渐进的过程，而不是突然发生的。

本研究的结论表明，儿童在阅读技能发展之前就已经具备了一定的字母辨别能力，这种能力可能与环境中的字母暴露有关。而对字母方向的敏感性则是在阅读技能获得之后才逐渐发展的，这说明字母方向敏感性可能与阅读能力的形成密切相关。此外，研究还发现，倒置方向的敏感性可能比镜像方向更早地发展，这可能与字母在不同方向上的认知加工方式有关。这些发现为理解阅读能力的神经基础提供了新的证据，并为进一步研究字母处理与阅读能力之间的相互作用奠定了基础。

研究者还指出，未来的研究可以进一步探讨字母方向敏感性发展的具体机制。例如，可以研究不同字母方向的处理是否与特定的神经网络有关，或者是否受到不同的认知因素的影响。此外，还可以探讨字母方向敏感性的发展是否与阅读能力的其他方面相关，如拼读能力、词汇识别能力等。这些研究将有助于更全面地理解阅读能力的发展过程，并为阅读障碍的早期识别和干预提供理论依据。

总体而言，本研究通过使用FPVS范式，揭示了儿童在不同发展阶段对字母形式和方向的神经反应特征。研究结果表明，字母处理能力的发展是一个复杂的过程，涉及多个神经调谐系统的逐步形成。倒置方向的敏感性可能更早地发展，而镜像方向的敏感性则需要更长时间的积累。这些发现不仅加深了我们对阅读能力发展机制的理解，也为未来的相关研究提供了新的方向和方法。