在探討閱讀加工腦機製的研究中，已有的研究主要采用這樣幾種技術探討人們在閱讀時大腦的活動情況：功能核磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）、事件相關電位（event-related potentials，ERPs）、正電子發射計算機斷層掃描（positron emission tomography，PET）（Aine，1995；Rugg & Coles，1995）。其中，fMRI和PET具有較高的空間分辨率（取決於具體設備和所用序列，一般可精確到2mm甚至更低），但時間分辨率較低，因此研究者可以根據在閱讀中各個腦區的激活推測其在閱讀中可能的功能，甚至探討不同腦區如何相互合作共同完成閱讀這一複雜的任務。相反地，ERPs具有較高的時間分辨率（通常可精確到毫秒），但空間分辨率很低，因此研究者更多地利用該技術探討閱讀加工的時間進程相關問題。但隨著溯源技術（根據腦電波追溯信號源的技術）的發展，一些研究者根據腦電波成分的信號定位來回答關於腦功能定位的問題。由於對大部分人而言，閱讀是一個非常快速的、自動化的加工過程，ERPs技術的應用使得在毫秒級別的時間分辨率上探討語言加工的即時性成為可能。
在具體的技術原理上，fMRI通過記錄大腦血管中的血流變化來推測腦區新陳代謝的變化以及該腦區在特定任務下的參與程度，PET則通過追蹤示蹤原子的軌跡來推測大腦的新陳代謝和參與特定任務的情況（Aine，1995）。對於特定的一個腦區，當血流變化與任務或刺激的呈現存在高相關時，則該腦區的激活越高，其越有可能參與任務所需要的某種加工。由於血流變化是一個緩慢的過程，fMRI和PET並不能反映即時的認知加工過程，並且無法直接等同於認知加工過程。ERPs則通過記錄頭皮腦電波的變化來推測可能的認知加工（Rugg & Coles，1995）。由於電流傳遞的迅速性，記錄到的腦電波信號能夠較好地反應即時的大腦活動，但由於頭本身是導體，頭皮上特定位置記錄到的腦電波可能源自大腦任何位置。
來自成人母語者的證據
參與閱讀的腦網絡在長期的閱讀經驗中逐漸優化，相應地，具有長期閱讀經驗的成人最有可能最有效地進行閱讀，閱讀腦網絡也最有可能是優化的。基於此，一些研究者對已有的以漢語和拚音文字為母語的成人被試的腦成像研究進行元分析，來探討中文和拚音文字閱讀的腦網絡的異同（Bolger，Perfetti，& Schneider，2005；Tan，Laird，Li，& Fox，2005；Zhu，Nie，Chang，Gao，& Niu，2014）。
在拚音文字閱讀中，多個研究發現一係列腦區參與閱讀。閱讀始於對字形這一視覺信息的分析，這一加工過程被發現與左側梭狀回（left fusiform gyrus，left FG）有關。該腦區位於左側枕顳（left occipitaltemporal gyrus，left OT）後部，在多個研究中發現與字形加工有關，因此被稱作視覺詞形區（visual word form area，VWFA）。前文提到的文盲學習閱讀後變得對文字敏感的就是該腦區（Dehaene et al.，2010）。與位於枕葉的負責視覺加工的腦區相比，左側梭狀回負責是的抽象的字形的加工，該腦區的激活不會受到字體和字號的調節（McCandliss，Cohen，& Dehaene，2003）。盡管閱讀是由字形通達語義的過程，研究者依然在與語音無關的任務（對詞對進行語義相關與否的判斷）下，在不同語言的文字閱讀中觀測到了語音的激活（Perfetti et al.，1992）。一些探討語音加工腦機製的研究給被試視覺呈現一些假詞，如“dote”，並且將假詞的加工與其他無法發音的視覺刺激的加工進行對比。語音的加工往往與左側顳上回（left superior temporal gyrus，left STG）後部和左側額下回（left inferior frontal gyrus，left IFG）有關（Poldrack et al.，1999；Pugh et al.，1996）。其中，左側顳上回主要負責將小的語素組成大的語音單位的過程，如將/b/，/i/和/t/組成/bit/，這種加工方式被稱為組裝式的加工（assembling processing）（Pugh et al.，1996）；左側額下回則主要負責字詞發音的表征與存儲（MacSweeney，Brammer，Waters，& Goswami，2009；Poldrack et al.，1999）。
為了探討形音匹配的加工機製，布思（Booth）及其合作者以視覺或者聽覺通道，呈現給英語母語者由三個詞語組成的詞列，要求被試判斷最後一個詞語在韻腳的拚寫（字形判斷）或者押韻（語音判斷）上與前兩個詞語中的哪個詞語是一樣的，因此，刺激呈現通道與要求判斷的內容的通道有時是一樣的（視覺呈現與字形判斷，聽覺呈現與押韻判斷），有時是不一樣的（視覺呈現與押韻判斷，聽覺呈現與字形判斷）。他們的研究發現，當刺激呈現的通道與要求判斷的內容的通道不一致而卷入更多形音匹配的加工時，左側頂下小葉（left inferior parietal lobe，left IPL）的激活更高（Booth et al.，2002，2004），並且該腦區的激活與被試在通道不一致的任務下的正確率存在正相關（Booth et al.，2003），說明了該腦區在整合多通道信息中的重要性。在隨後的多個研究中，布思及其合作者則側重對比判斷的難易程度來探討形音匹配的加工。他們操作了詞語中形音匹配的一致性：有些詞語韻腳的拚寫一樣但不押韻（pint-mint），有些詞語則押韻但韻腳的拚寫不一樣（jazz-has），另外有些詞語押韻和拚寫均一樣（seat-heat）或者均不一樣（mythhome）（Bitan et al.，2007；Brennan，Cao，Pedroarena-Leal，McNorgan，& Booth，2013；Cao，Bitan，Chou，Burman，& Booth，2006）。前兩種類型的詞語由於語音和字形之間存在衝突或者不一致而卷入更多形音匹配的加工，具有較高的任務難度，而後兩種類型的詞對由於形音一致，因此比較容易判斷。將難度高的詞對與難度低的詞對相比，同樣可以觀測到左側頂下小葉更高的激活，盡管直接證據主要來自兒童的研究（Bitan et al.，2007；Cao et al.，2006）。
與拚音文字的閱讀相似，左側梭狀回同樣參與中文閱讀時字形的分析，但元分析發現，中文閱讀除了與左側梭狀回的激活有關，還常常發現右側梭狀回的激活（Tan et al.，2005）。此外，與基本視覺加工有關的腦區尤其是雙側枕中回（bilateral middle occipital gyri），也被多個研究發現與漢字加工有關。一項ERPs研究發現，大腦右側的視覺區可能與漢字中低頻視覺信息的加工有關（Liu & Perfetti，2003）。在該項研究中，研究者記錄了漢語母語者閱讀漢字的腦電波，發現了與字形加工有關的負波從左側枕葉（漢字呈現後150ms左右）轉移到右側枕葉（200ms後）。這種轉移可能反映了在漢字加工中，從大腦左側對表征具體筆畫和部件的高頻視覺信息的加工到右側對表征部件之間空間關係的低頻信息的加工的轉移。
與拚音文字不同的是，閱讀中文時，語音信息並不通過形音對應的方式激活相應語素進而組合成一個單詞的發音（包含一個或多個音節），而更多的是直接提取整字的發音（一個音節）。相應地，中文閱讀中較少發現左側顳上回後部的激活，而是比較一致地發現左側額中回（left middle frontal gyrus，left MFG）的激活（Tan et al.，2005；Tan et al.，2003）。該腦區一開始被認為與漢字的視覺空間信息加工有關（Tan et al.，2001）或者與整字語音的提取有關（Tan et al.，2005），後來研究者發現該腦區更有可能與詞匯選擇（lexical selection）或者詞匯整合（lexical integration）有關，即通過整合語音和字形甚至語義從而確定最終目標漢字（Perfetti，Cao，& Booth，2013）。漢語中形音的對應比較模糊並且存在很多同音字，因此對詞匯選擇和整合的需求也更高。該假說也能解釋在拚音文字中，形音對應不規則詞（“pint”）與規則詞（“mint”）相比左側額中回激活更高（Bolger，Hornickel，Cone，Burman，& Booth，2008）。然而關於該腦區在漢字加工中的功能還需要更多的研究，如對比同音字多的和同音字少的漢字。
在形音匹配上，曹及其合作者（Cao et al.，2010）以視覺通道呈現給被試由兩個漢字詞語組成的詞對，要求被試判斷第二個字是否押韻（語音判斷）或者聲旁是否相似（字形判斷），同樣操作了詞語形音的一致性：有些詞語押韻但聲旁不一樣（“鈔票”—“醫療”），而有些詞語聲旁一樣但不押韻（“皮鞋”—“泥娃”），另外有些詞語聲旁不一樣並且不押韻（“壓縮”—“傍晚”）或者聲旁一樣並且押韻（“圍繞”—“發燒”）。這個研究同樣發現當形音不一致時，在成人母語者中看到左側頂下小葉的激活更高（Cao et al.，2010）。
來自兒童母語者的證據
盡管來自成人母語者的研究顯示不同文字的閱讀腦機製存在不同之處，但這些研究並不能很好地回答這些差異是如何形成的。相比之下，來自閱讀腦網絡還處在發展階段的兒童的證據以及兒童與成人的對比研究，能夠揭示閱讀腦網絡是如何在閱讀經驗中形成的。
曹等人（Cao et al.，2010）的研究對比了兒童及成人漢語母語者的閱讀腦機製，發現在閱讀中文時雙側枕中回和頂上小葉以及梭狀回的激活隨著年齡增長而增強，表明字形加工越來越成熟。在英語母語者中同樣可以觀測到左側梭狀回的激活隨著年齡增長而增強，並且閱讀障礙兒童在該腦區的激活要低於控製組（Cao et al.，2006）。與此同時，還有研究發現英語母語者右側梭狀回的激活反而隨著年齡增長而減弱（Turkeltaub，Gareau，Flowers，Zeffiro，& Eden，2003）。這些結果支持了在成人母語者研究中觀測到的字形加工方麵的跨語言差異。
在語音加工方麵，一項研究對比了母語分別是漢語和英語的兒童（8～12歲）的語音網絡的發展，發現母語是英語的兒童在完成押韻判斷這一任務時左側顳上回後部的激活隨著年齡增長而增加，並且該腦區的激活與他們的閱讀水平呈正相關，而在母語是漢語的兒童中該腦區的激活與年齡和閱讀水平均不相關（Brennan et al.，2013）。而另一項研究通過對比母語是漢語的9歲、11歲的兒童以及成人，發現左側顳上回後部隨著年齡增長而激活下降（Cao et al.，2010）。這兩項研究共同表明了左側顳上回後部由於能夠支持組裝式的語音加工而在拚音文字閱讀中尤為重要，而由於中文語音加工的不同，該腦區比較少或者不直接參與中文的閱讀。此外，一項研究探討了6～22歲的英語母語者的閱讀網絡的發展，發現左側額下回的激活隨著年齡增長而增強並且與語音意識測驗的得分正相關（Turkeltaub et al.，2003）。
左側頂下小葉在不同語言中均被認為與形音匹配有關。在漢語母語者中，成人在閱讀中文時左側頂下小葉的激活高於兒童（Cao et al.，2010）。在英語母語者中，成人與兒童在該腦區的激活也存在類似的差異（Booth et al.，2004；Brennan et al.，2013），並且有研究發現閱讀障礙兒童在該腦區的激活低於控製組兒童（Cao et al.，2006）。
而關於左側額中回，來自漢語母語者的研究發現，閱讀障礙兒童相比控製組在閱讀中文時左側額中回的激活不足，並且該腦區的灰質體積比普通兒童小，說明了這種大腦功能的不足存在結構基礎（Siok，Niu，Jin，Perfetti，& Tan，2008）。
來自雙語者的證據
來自母語者的證據表明，中文和拚音文字閱讀的腦網絡確實存在一些差異，並且這些差異與文字的特征是相關的。當雙語者在閱讀兩種截然不同的文字時，這種跨語言的差異是否依然可以用觀測到呢？或者，當雙語者閱讀第二語言的文字時，他們是更多地應用第一語言的閱讀網絡還是第二語言的呢？關於這個問題，佩爾費蒂等人（Perfetti et al.，2007）主要基於中英和英中兩種雙語者的研究，提出了適應與同化假說（accommodation and assimilation hypothesis）。適應與同化假說發現，雙語者在閱讀第二語言的文字時究竟更多地使用第一語言的還是第二語言的閱讀腦網絡取決於具體語言：在閱讀第二語言的文字時，中英雙語者閱讀英文時的腦激活與閱讀中文時更接近，或者表現出更多的同化（assimilation），而英中雙語者閱讀中文時的腦激活也與中文母語者閱讀中文時更接近，或者表現出更多的適應（accommodation）。
納爾遜及其合作者（Nelson，Liu，Fiez，& Perfetti，2009）對比中英和英中雙語者閱讀漢字和英文單詞時的大腦激活，尤其是雙側梭狀回的激活。他們的研究發現，兩組雙語者在閱讀第一語言的文字和第二語言的文字時，左側梭狀回均激活並且在閱讀兩種語言時該腦區激活強度沒有差異。而在右側梭狀回上，英中雙語者隻有在閱讀漢字時激活，而在閱讀英文時則沒有激活；中英雙語者無論閱讀第一語言的文字還是第二語言的文字該腦區均激活（Nelson，Liu，Fiez，& Perfetti，2009）。該研究在字形加工方麵支持了同化與適應假說。對於英中雙語者，右側腦區的參與對加工表征組成漢字的各個部件的空間關係的低頻信息是必需的；英文單詞在視覺上更多的是由高頻信息表征的，已經擁有大量中文閱讀經驗的中英雙語者能夠利用其左側腦區對包含高頻視覺信息的英文進行加工。
有研究通過對比處於不同學習階段的英中雙語者，來探討英中雙語者何時發展出適應中文閱讀的機製。前麵已經提到中文閱讀時語音信息的激活與英文不同，中文語音的激活需要在字形分析進行到一定程度後才能進行（閾限式加工），而英文語音在識別字母後即可激活，無須等到整個單詞字形分析結束（瀑布式加工）。一項行為研究采用啟動範式，來探討學習中文的英語母語者在第一個和第二個學期末的漢字識別情況，他們固定了啟動詞與目標詞的時間間隔（500ms），並且操作了啟動詞與目標詞在字形、語音和語義上的相關性（Liu，Wang，& Perfetti，2007）。該研究發現，第一個學期結束時僅觀測到字形促進效應，而第二個學期結束時則觀測不到字形促進效應，而是觀測到語音和語義的啟動效應，說明英中雙語者與漢語母語者一樣，在漢字識別中語音的激活是閾限式的。還有一項研究同樣對比了學習漢語的英語母語者在前兩個學期末的漢字和英文加工，但采用ERPs技術並且側重探討字形加工的變化（Liu，Perfetti，& Wang，2006）。該研究關心的腦電波成分之一N200，是一個刺激呈現後200ms左右達到峰值並且主要分布在枕葉的負波，該成分與字形加工有關（Posner & McCandliss，1999）。該研究發現，在第一個學期末，英中雙語者加工漢字時N200的波幅高於英文，而到了第二個學期末，漢字和英文單詞的差異消失了。綜合這兩個研究，可見英中雙語者能夠比較迅速地發展出適應漢字字形特征的加工方式，而語音和語義加工則需要更多的時間。
還有研究同樣發現，中英雙語者在閱讀英文單詞時大腦活動與閱讀漢字時非常相似，均激活包括左側額中回和頂下小葉在內的腦區，而在英語母語者中觀測到的左側額下回和顳上回後部並沒有激活（Tan et al.，2003）。最近的一項研究甚至發現，中英雙語者第二語言的水平與他們在加工英文單詞時中文閱讀腦網絡的激活是相關的：英語水平越高，被試閱讀英文時左側額中回和右側頂葉多個腦區的激活越高，而左側額下回的激活越低（Cao，Tao et al.，2013）。這些研究共同說明同化是中英雙語者在閱讀英文時的主要現象。然而這並不代表中英雙語者完全以加工漢字的方式來加工英文。一項研究發現，中英雙語者在加工英文單詞時右側枕中回的激活比閱讀中文時低（Cao，Tao，Liu，Perfetti，& Booth，2013），說明中英雙語者與英中雙語者類似，參與字形分析的腦網絡也受到所閱讀文字的調節，表現出一定的適應。
在閱讀英文單詞時，屬於英語閱讀網絡的腦區在中英雙語者閱讀英文時是否就是沒有任何作用的呢？一項研究通過分析腦區之間的功能連接，發現即使中英雙語者在閱讀英文與中文時左側顳上回後部的激活強度沒有差異，該腦區與右側枕中回的連接強度在閱讀英文時比閱讀中文時更強，並且兩個腦區功能連接越強的雙語者完成押韻判斷任務的反應時越短，說明該腦區在中英雙語者閱讀英文時通過促進字形分析與語音加工的連接，使得英文加工更為有效（Cao，Kim，Liu，& Liu，2014）。由此可見，將來的研究有必要更多地從不同腦區如何通過信息交流完成閱讀這一複雜的任務來進行。
值得注意的是，在這些關於雙語者的研究中，中英雙語者往往已經具有8年以上的英語學習曆史，而英中雙語者往往是初學者，其中文水平相比中英雙語者的英文水平要低。盡管如此，我們依然觀測到中英雙語者表現出更多的同化，而英中雙語者表現出更多的適應。可見語言的方向（從中文到英文以及從英文到中文）是影響同化與適應的重要因素。然而，關於中文水平較高的英中雙語者以及英文和中文水平相當的雙語者的研究對進一步檢驗該假說是很重要的。
對中文學習的啟示
基於中文字形複雜並且形音對應比較模糊的特點，具有良好的字形表征對中文閱讀尤為重要。實際上在漢字教學中，小學生尤其是低年級學生通常會把大量的時間花在漢字抄寫上。最近的一項ERPs研究探討了漢字字形的強化學習在英語母語者學習漢字中的作用：在學習階段，有些被試需要嚐試寫出呈現過的漢字時（書寫組），有些隻需被動地看所呈現的漢字（閱讀組）（Cao，Rickles et al.，2013）。經過六天學習，被試進行一項關於漢字的意思的判斷任務（判斷每個漢字的意思是不是隨後呈現的英文單詞），並且研究者記錄了被試在加工漢字時的腦電波。該研究發現，書寫組在漢字呈現後100ms左右出現的正波（P1）的波幅比閱讀組更大，而該成分與視覺注意有關，說明書寫組的被試對字形分配了更多的注意資源。此外，P1的波幅與3個月後被試對所學漢字的記憶存在正相關。還有一項fMRI研究將漢字書寫與拚音書寫進行對比。在學習階段，被試會看到漢字及其對應的拚音，接著聽到該漢字的發音，最後是漢字的意思（對應的英文翻譯），當這些信息呈現結束後，其中一組被試需要寫出漢字本身（書寫組），另一組需要寫出拚音（拚音組）（Cao，Vu et al.，2013）。因此，書寫組將側重字形的學習，而拚音組將側重於語音的學習。在學習階段結束後，被試在MRI掃描儀內進行兩項任務：詞匯判斷以及內隱書寫任務（想象屏幕上呈現的漢字如何書寫）。研究結果發現，與拚音組相比，書寫組與漢字字形分析有關的雙側頂上小葉在兩個任務下的激活均更高，更接近漢語母語者在漢字閱讀中的激活。此外，書寫組在位於中央前回的雙側感知—運動區的激活比閱讀組更高，說明書寫增強了關於漢字字形的感知信息與運動信息（如何書寫）的整合，從而促進漢字字形表征的形成。這種字形的強化學習發現有利於漢字的語義學習（Guan，Liu，Chan，Ye，& Perfetti，2011）。除了被試手動書寫，一些研究還探討了觀看如何逐筆畫書寫漢字的動畫是否也能促進字形表征的形成（Chang，Stafura，Rickles，Chen，& Perfetti，2015）。該研究采用ERPs技術實時記錄了英語母語者學習漢字的過程，其中有一些漢字配有關於其書寫的動畫，而另一些漢字沒有。與沒有動畫的漢字相比，有動畫的漢字引起與記憶更新有關的P300成分（漢字呈現後300ms左右達到峰值的正波）的幅值更高，並且P300的波幅與被試學習表現相關。這些結果說明關於書寫的動畫同樣有利於關於字形的表征的建立。這些研究一致說明了字形是詞匯表征的重要內容之一，書寫或者觀看有關漢字書寫的動畫等對字形的強化學習，有利於其他詞匯信息的學習，如語義和語音。