本文發表在《大眾科學》之前的部落格網路上，反映的是作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
在為當天的工作做準備後，63歲的心臟病技師“邁克·布倫南”坐下來享用他的晨間咖啡和報紙。在頭版上，他發現了一件令人不安的事情：他再也無法閱讀了。無論他盯著一個單詞看多久，其含義對他來說都是迷失的。
由於有吸菸和高血壓史，他擔心自己可能中風了。於是，他放下咖啡，走過走廊來到急診室，神經科醫生在那裡進行了一系列測試，以找出發生了什麼。
邁克仍然能識別單個字母，並且非常困難地拼讀出小單詞。但是，即使是一些簡單的詞彙也出現了問題，例如，他把“desk（桌子）”讀成“dish（盤子）”或把“flame（火焰）”讀成“thame”。像介詞和代詞這樣的功能詞尤其給他帶來麻煩。
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邁克無法閱讀，但他的眼睛沒有任何問題。聽到的單詞沒有問題。他可以識別顏色、面孔和物體。他可以說話、移動、思考甚至正常寫作。邁克患有“純粹性失讀症”，這意味著他無法閱讀，但沒有其他損傷。
邁克的大腦核磁共振掃描顯示，他的左側下枕顳葉皮層出現了一個豌豆大小的中風，該區域位於大腦表面，就在左耳後方。
邁克的醫生請來了喬治城大學認知康復實驗室主任神經科醫生彼得·圖克爾託布，他意識到這是第一個因如此小的中風而導致純粹性失讀症的病例。“純粹性失讀症是一種經典的神經系統綜合徵，已經被描述了100多年，”圖克爾託布寫信告訴我。在他的職業生涯中，他見過許多患有這種疾病的病人。但是，他指出，“這個特殊的病例之所以不尋常，僅僅是因為失讀症是由非常小的中風引起的，”而且損傷發生在與圍繞語言神經科學的數十年的辯論相關的區域。
視覺詞形區域的案例
邁克不是我的病人，但他的中風發生在 2010 年，對於我們理解大腦如何處理書面文字具有如此重要的意義，以至於我決心追蹤他的病例細節。
20世紀90年代初的研究已經確定，當有人看到拼寫出有意義單詞的字母時，左側下枕顳葉皮層（邁克中風受損的區域）的活動增加。因此，科學家們想知道該區域是否參與識別來自眼睛檢測到的對比線和曲線的單詞和字母。他們稱這個位置為“視覺詞形區域”。
這些早期的發現令人興奮、困惑且充滿爭議——這種發現會在會議上引起原本冷靜而沉著的科學家的呼喊和尖叫。神經科學家彼得·T·福克斯回憶說，這些研究也非常新，他是此類語言研究的先驅。因此，許多其他研究人員對這項工作整體持懷疑態度。“我記得收到被拒絕的資助申請，評論說‘中樞大腦啟用不能教會我們關於語言的任何東西——什麼都不能，它在語言研究中沒有作用’，”福克斯說。
神經科學家有兩種方法來評估特定大腦區域的作用。病變缺陷研究最初是由古代羅馬醫生進行的，他們注意到大腦區域的損傷會導致特定的行為缺陷（例如，一名角鬥士頭部右側被擊中——病變——失去了移動左臂的能力——缺陷）。使用神經影像學的啟用研究則相反：你記錄大腦在執行特定任務（如閱讀）時活動的區域。（在這個意義上，邁克的故事既涉及損傷又涉及影像學，位於經典和現代的交匯處。）
每種方法都有其優點和缺點。“啟用研究表明，特定的大腦區域在任務期間參與其中，但它並沒有表明它是該任務的必要和充分條件，”福克斯解釋說。“然而，由於大腦具有冗餘佈線，幾乎不可能聲稱特定區域（如視覺詞形區域）的中風對於消除特定功能是必要和充分的。”因此，即使多項啟用研究報告了視覺詞形區域的存在，行為神經學家仍然不相信。
而且，有幾個理由認為這樣一個區域是“一個神話”，正如一份持懷疑態度的 2003 年論文所說的那樣。首先，對“視覺詞形區域”的搜尋本身就是誤導性的，因為它體現了大腦的真正工作，即處理和解碼視覺資訊。大腦區域充當神經群的裝配線，每個神經群都為更大的感知貢獻一些認知鉚釘或焊接。一個視覺詞形區域把裝配線與單人樂隊混淆了。
最後，還有進化問題。由於閱讀是一種相對較新的文化發明，人類不可能像哺乳動物進化出識別面孔那樣進化出閱讀文字的方式——根本沒有足夠的時間。這使得很難相信有一個專門用於閱讀的大腦結構。
在邁克中風的十年前，圖克爾託布已經表明，當孩子學習閱讀時，他們大腦處理文字的位置和方式會發生變化。但是，由於孩子們也在學習走路、說話、寫作以及其他人類行為，因此很難說哪些大腦變化是單獨由識字引起的。經過一系列對首次學習閱讀的成年人進行的研究，才最終確定了有關視覺詞形區域的真相。
一個意想不到的機會
在21世紀之交，一大群哥倫比亞游擊隊員放棄了武器，並在戰鬥數十年後重新加入主流社會。由於沒有受過正規教育，許多戰士在 20 多歲時才第一次學會閱讀。
在哥倫比亞戲劇的掩蓋下，由西班牙巴斯克認知、大腦和語言中心科學主任曼努埃爾·卡雷拉斯領導的一組神經科學家看到了研究學習閱讀如何改變成人大腦的機會。卡雷拉斯與倫敦大學學院的神經科學家凱瑟琳·普萊斯合作，使用核磁共振成像來跟蹤前游擊隊員學習閱讀時大腦的變化。他們發現，學習閱讀與特定大腦區域灰質增大有關，並且這些區域內的大腦活動隨著識字能力的提高而變得更加緊密地協調，這表明結構和功能變化是同時發生的。就像高通勤交通促進瀝青鋪路和拓寬道路以改善交通流量一樣，與學習如何閱讀相關的大腦活動促進了特定神經高速公路的加強，從而使專門的神經中心能夠更有效地執行閱讀的認知任務。
卡雷拉斯和普萊斯於 2009 年發表的調查結果充實了大腦的閱讀網路，但沒有發現任何支援視覺詞形區域作用的證據。視覺詞形區域案例的下一個重大進展來自法國衛生和醫學研究所的神經科學家斯坦尼斯拉斯·德海納。在 2010 年，德海納提出，閱讀網路建立在進化上更古老的功能之上，以犧牲這些功能為代價。為了檢驗他的假設，德海納收集了文盲成年人、成年後學習閱讀的人以及在童年時期接受教育的識字成年人。
透過比較這些群體，德海納報告說，一個人越識字，視覺詞形區域對其他視覺刺激（特別是對面孔）的反應就越少，而對寫作的關注度就越高。與此同時，在閱讀能力較差的人中，視覺詞形區域對單詞、面孔、形狀和棋盤格的反應相對不加區分。正如德海納預測的那樣，當一個人學習閱讀時，左側下枕顳葉皮層會從一般的視覺識別中心轉變為專門的單詞識別中心，從而犧牲其他任務。
邁克的中風是謎題的最後一塊：一個僅由視覺詞形區域損傷引起的純粹性失讀症病例。與大多數科學知識一樣，視覺詞形區域的確切作用仍未解決。但是，它不再是一個神話。並且該區域如何從一般的視覺識別重新用於單詞專家，提醒我們大腦在學習和治癒過程中如何有力地進行改造和適應——這些都是重要的過程。
多虧了這種大腦可塑性，邁克很快康復了。在聖路易斯大學的言語語言治療師和助理教授惠特尼·波斯特曼的指導下（她在 NIH 的博士後工作重點是中風後失語症），邁克開始了有針對性的治療，以幫助他克服功能詞的困難。她設計了一種“強力方法”，在這種方法中，他可以在不同的語境中檢視、複製、說出和拼寫詞彙列表。“這很像我們小時候學習使用這些功能詞的方式，”波斯特曼說。
就邁克而言，他是一位積極性很高的學生。他和波斯特曼只進行了兩次治療。中風一個月後，他的逐字閱讀能力大大提高。三個月後，他正在閱讀工作中的病歷和實驗室資料——以及他的早報。