NC突破性研究：这个脑区（VWFA）也是语言和注意力脑回路的一部分

Visual Word Form Area（VWFA），视觉词形区，位于大脑外左侧枕-颞沟。VWFA除了解码文字外，还用于其他识别，比如人脸、房屋和工具等物体的识别。
最近，发表在Nature Communications上的一篇文章，探索VWFA和语言与注意力的关系。

VWFA功能模型

（1）语言模型（thelanguage model）是VWFA功能的主要模型。VWFA用于文字的解码，是大脑语言网络的核心节点。VWFA与语言功能相关的侧前额叶、上颞叶和下顶叶区域之间连接紧密，还能够连接分布式语言网络其他节点。（2）VWFA功能的多重模型（the multiplex model of VWFA function）提出VWFA不是专门用于书面语的，还涉及处理其他类别的视觉刺激，比如，人脸、和数字符号持续激活。多重模型的另一个重要的研究路线，是注意系统作为调节和放大一系列视觉刺激来供其他脑系统使用和分配的手段，对VWFA功能起着关键作用。连接VWFA和顶内沟（intraparietal sulcus，IPS）的白质束，为VWFA和前顶叶注意网络之间的联系提供了进一步的支持。

图1：被试的选择和数据分析方式。

研究目的

本实验使用一个大型高分辨率多模式成像人类连接体项目（Human Connectome Project，HCP）来实现以下目的。（1）检测VWFA的结构和功能连接性，以及与语言功能相关的侧前额叶、上颞叶和下顶叶脑系统以及前顶叶注意系统的连接性模式。使用HPC对VWFA进行全脑结构连通性分析（图2）。

图2：VWFA的结构连接模式。

（2）探索VWFA功能和结构与语言和注意系统之间的大脑--行为关系。并且对VWFA结构和功能的连通性及其与行为的关系做出不同的预测。（3）提供聚合证据，证明VWFA在阅读和视觉空间注意任务中增强了与语言和注意网络的功能连接。

结论

（1）VWFA在额叶，颞叶，顶叶和枕叶皮质的大脑区域分布网络中具有功能连通性（图3a）。

图3：VWFA的内在功能连接性。

（2）为了进一步探究VWFA与语言网络节点之间的连通性，还进一步研究了VWFA和前颞叶（Anterior Temporal Lobe, ATL）区域之间的结构连接性，确定了ATL在言语语义学中的重要作用。结果显示VWFA与Broca区域具有显着的结构连通性。（3）VWFA和额-顶叶注意网（尤其是顶内沟Intraparietal sulcus，IPS）之间的结构连接性强度明显大于与语言网络（尤其是与语音处理相关的Superior temporal sulcus，STS）的连接性。VWFA到STS的神经链接，可能在阅读过程中将正字映射到语音起关键作用。（4）结果支持VWFA功能的多重模型，其中VWFA在视觉功能中具有比阅读更广泛的作用，并且与额-顶注意系统紧密联系。VWFA是连接语言和注意力系统的网关，它能把注意力“聚光”照射到腹侧枕颞皮层(Ventral occipito-temporal cortex，vOTC)的视觉表示来发挥功能。

（5）VWFA具有预测语言和注意力的能力。

讨论

VWFA与大脑语言神经网络建立节点的连接方式不同。VWFA和语言网络的节点之间的连接模式稳定。结果突出了颞叶结构在语言网络中的中心地位。将VWFA连接到语言网络的STS子区域的结构性连接（而非功能性连接）的强度预测了阅读能力的个体差异。此外，阅读使VWFA与语言和注意网络节点之间的连接增强。当孩子学习阅读时，他们最初会严重依赖于单词的“发音”，这个过程可能会加强VWFA与STS之间的解剖和结构联系。

图4：VWFA回路的个体间差异预测语言和视觉空间注意能力。

VWFA和额-顶注意网络之间的结构连接强度可以预测视觉注意。VWFA与后部顶内沟（Intraparietal sulcus,IPS）之间的连通性最高，特别是IPS1与视觉皮层的连通性高于更多的前部IPS区域。所以，VWFA和后IPS子区域牢固的网络连接，有助于维持视觉空间注意力和用于单词阅读的工作记忆。额-顶注意力系统是一个与注意力控制、眼睛运动和视觉空间知觉相关的分布式网络，这些特殊功能都对阅读产生影响。注意力神经模型指出，额-顶注意力系统对准备和执行视觉行为至关重要，例如，在阅读时将眼睛对准文本，最重要的是它还能放大注意窗口内的视觉表征。所以，我们假设，在阅读时，额-顶大脑系统引导视觉注意力，作为扩大VWFA的一种手段，可以分布到语言网络的节点，处理语音和词汇。总而言之，VWFA与大脑中的语言和注意力网络紧密连接，VWFA不仅专门用于阅读和语言功能，而且还可以用来整合预测语言和注意力。本研究突出了阅读背后的多重VWFA脑回路，这是一项要求很高的视觉解码任务。证明了VWFA的特定功能很可能取决于与其他大脑网络的功能和结构连接方式。这种组织原理对于阐明其他大脑区域的功能可能会有启发。

参考文献：

Chen, L., Wassermann, D., Abrams, D. A., Kochalka, J., Gallardo-Diez, G., & Menon, V. (2019). The visual word form area (VWFA) is part of both language and attention circuitry. Nature Communications, 10(1), 1-12.文章图片来源：Chen, L., Wassermann, D., Abrams, D. A., Kochalka, J., Gallardo-Diez, G., & Menon, V. (2019). The visual word form area (VWFA) is part of both language and attention circuitry. Nature Communications, 10(1), 1-12.

封面图片来源：

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