中文發(fā)展性閱讀障礙的認知

1、北京大學校長基金論文集（2003年） 中文發(fā)展性閱讀障礙的認知和神經機制研究PAGE PAGE 21中文發(fā)展性閱讀障礙的認知和神經機制研究A Cognitive and neurophysiological study on developmental dyslexia in Chines北大心理系 王慈欣 王玨指導老師 周曉林摘要：本研究運用事件相關電位ERP技術，采取被動聽覺怪球范式，從認知和神經機制兩個層面上，對閱讀障礙兒童的語言加工及聽覺加工能力進行探討，以深刻了解閱讀障礙兒童閱讀障礙的實質及其神經機制。研究比較了閱讀障礙兒童與正常兒童在非注意條件下聽純音頻率變化、復合音模式變化、聲母

2、、韻母、聲調變化時產生的失匹配負波（MMN），發(fā)現(xiàn)閱讀障礙兒童在聽復合音模式差異、聲母差異、韻母差異時，表現(xiàn)出顯著的更弱或者遲滯的MMN。而在聽純音頻率差異和聲調差異時，兩組被試間沒有表現(xiàn)出顯著差異。本研究結果顯示發(fā)展性閱讀障礙者存在聽覺時間加工能力以及語音加工（聲母，韻母）的缺陷， 但是在簡單的改變聲音頻率和音調的任務中沒有發(fā)現(xiàn)加工能力缺陷。由此預測可能是由于閱讀障礙者對于聲音時間信息加工能力的缺陷影響了他們對于言語刺激的知覺并導致了閱讀障礙。關鍵詞：發(fā)展性閱讀障礙 事件相關電位（ERP） 失匹配負波（MMN） 聽覺怪球范式（Oddball）一 導言發(fā)展性閱讀障礙是指某些兒童具有正常的智力水

3、平和接受教育的機會，沒有明顯的神經或器質上的損傷，卻在標準閱讀測驗上的成績低于正常讀者約兩個年級（孟祥芝，周曉林，2001）。研究表明，漢語兒童的閱讀障礙發(fā)生率在4%-8%之間（Stevenson，1982；張承芬等，1998）。學齡兒童一旦產生閱讀障礙，對其認知、情感、自我概念以及社會性發(fā)展都會產生重大影響，因而，發(fā)展性閱讀障礙成為教育學、心理學、認知神經科學和行為遺傳學等多門學科共同關注的課題。目前越來越多研究顯示，發(fā)展性閱讀障礙有一定的遺傳和神經基礎（Castles，1999，周曉林等，2002）。1 發(fā)展性閱讀障礙的理論及行為研究對閱讀障礙的理論解釋分為兩大類型。其中一種理論認為，閱讀

4、障礙來源于語言學層次的加工缺陷，閱讀障礙者言語信息的表征和加工上存在障礙，但他們的其它認知能力和信息加工能力完整無缺。這種理論的突出表現(xiàn)是把閱讀障礙按語言學概念和語言加工過程分成幾個亞類型，如“深層（語義）閱讀障礙”、“表層閱讀障礙”、“語音閱讀障礙”。另一類理論強調發(fā)展性閱讀障礙的非語言特性，認為閱讀障礙是由更深層、更基本的視覺與聽覺障礙造成的，其根本原因在于非語言的聽覺和視覺能力的損傷或發(fā)展不完善。這類理論的核心是閱讀障礙沒有語言特異性，不局限于語言學層次。20世紀70年代到90年代之間，西方的閱讀障礙研究致力于語音閱讀障礙和表層閱讀障礙的語言學特征及其加工過程的研究。研究者普遍認為，閱讀

5、障礙兒童在多種語音任務上的困難，如語音記憶障礙、命名障礙、找詞困難等都源于缺乏語音分析技能。20世紀90年代后期，研究者開始關注閱讀障礙的非言語因素。主要出現(xiàn)了三種理論，一種是巨細胞障礙理論，一種是聽覺加工障礙理論，還有一種是時間加工障礙理論。巨細胞障礙理論認為閱讀障礙者視覺神經系統(tǒng)中的巨細胞障礙導致他們對某種類型的視覺刺激加工存在困難，進而影響閱讀。研究者認為巨細胞與眼動控制、運動知覺有關，巨細胞障礙會導致眼動控制不穩(wěn)，進而產生視像模糊，也會使運動知覺閾限提高，或者導致在低空間頻率下視覺暫留時間長、對比敏感度下降，因而導致閱讀障礙，這種預測得到部分實驗的支持。該理論的特點是直接把閱讀障礙行為

6、表現(xiàn)與神經機制聯(lián)系起來。聽覺障礙觀點認為閱讀障礙不僅僅局限于語言學的語音加工領域，他們的非語言快速聽覺加工能力也存在障礙。聽覺系統(tǒng)對聲音信息時間變化的高度準確加工是語音技能發(fā)展的重要條件。語音分析依靠聲音的聽覺表征，語音差異由聲音頻率和波幅的變化標志，而對聲音頻率和波幅變化的加工和知覺是通過聽覺系統(tǒng)實現(xiàn)的。近期不斷有研究表明，聽覺加工障礙與發(fā)展性閱讀障礙有關。有研究發(fā)現(xiàn)障礙者覺察、分辨快速系列呈現(xiàn)的聲音或者覺察這些聲音的先后順序存在困難，也有研究發(fā)現(xiàn)有些被試從噪音背景中覺察非言語的目標聲音有障礙。閱讀障礙的視覺與聽覺加工是非言語障礙研究探討最多的領域，除此之外，研究者還在多種感覺信息通道發(fā)現(xiàn)閱

7、讀障礙者加工異常，如運動知覺、平衡、觸覺等。來自不同領域的研究結果使研究者思考：這些不同系統(tǒng)的加工異常是否反映了共同的內在機制？Lovegrove提出閱讀障礙的語音加工和視覺加工障礙可能反映了普遍的內在過程。他認為在不只一個知覺模式中加工快速呈現(xiàn)刺激上的差異，可能反映了閱讀障礙有一般的知覺時間控制問題。該假設反映了閱讀障礙領域不同研究發(fā)現(xiàn)和觀點走向融合的趨勢，但是，時間控制假設目前還只是一種嘗試性的理論，其具體內容和神經機制尚有待探討。2 閱讀障礙的神經生理學研究正常的字詞閱讀涉及到大腦皮層的廣泛區(qū)域，包括大腦左半球的枕葉和顳頂聯(lián)合區(qū)、左側額下回、顳上回與顳中回、雙側小腦、運動區(qū)、運動輔助區(qū)中

8、部和扣帶回前部（Fiez & Petersen，1998；Price，1997）。對成年發(fā)展性閱讀障礙者和兒童閱讀障礙者的PET和fMRI研究顯示，閱讀障礙者在進行語言（語音）加工時，左側顳葉頂葉交界處，特別是角回的活動異常，是閱讀困難的核心定位。相對于正常閱讀者，閱讀困難者的顳頂聯(lián)合區(qū)只有較低的激活，而額下回有較高的激活。顳頂聯(lián)合區(qū)的低激活揭示了從字形向語音轉換的困難，而額下回的超激活則可能是反映了對語音加工困難的一種補償機制。Johannes等人（1994）記錄了閱讀障礙組與控制組在簡單視覺分辨任務上的ERPs，在整體波幅上閱讀障礙組與控制組沒有差異，但閱讀障礙組的分布是對稱的，而控制組左

9、腦優(yōu)勢。閱讀障礙組的潛伏期長，但未達到顯著性水平。聽覺加工障礙觀點也得到許多研究結果的支持。Nagarajan等人（1999）使用腦磁圖（MEG）研究發(fā)現(xiàn)，在ISI為100ms或200ms時，閱讀障礙者對快速呈現(xiàn)的系列短促刺激的反應波幅顯著弱于控制組，在ISI為500ms時沒有這種差異。在20-60Hz范圍內，快速呈現(xiàn)的系列刺激誘發(fā)的平均反應強度閱讀障礙組也弱于控制組。作者認為由于聽覺皮層是聲學信息進入聽覺語言表征的一個主要途徑，所以它的受損表明閱讀障礙者對復雜聲學輸入的表征方式與正常讀者存在本質差異，這種表征差異對言語和語言學習、表征和使用以及閱讀中語音-字形符號表征的建立具有廣泛的影響。近

10、期的一個研究（Molfese，2000）顯示，新生兒的大腦電生理反應（EEG）可以用來預測八年后該兒童是否會成為閱讀障礙。Leppanen等考察了兒童早期的腦電波與閱讀障礙之間的關系。被試是新生兒和6個月的嬰兒，其中一半來自閱讀障礙背景家庭（父母中一個是閱讀障礙或者有閱讀障礙家族史），另一半來自正常家庭，作為控制組。ERPs表明高危險（at-risk）嬰兒和控制組嬰兒都被動地區(qū)分了元音和輔音長度上的變化。兩組嬰兒ERPs上的差異提示言語成分，尤其是時間成分的加工對于有閱讀障礙危險的兒童可能在嬰兒期就已經變異了。從上述文獻綜述可見，在語言加工和視覺聽覺加工任務中都找到了閱讀障礙與正常讀者行為表現(xiàn)

11、和腦神經功能激活上的差異。但是這些差異是拼音文字系統(tǒng)特有的，還是在不同文字系統(tǒng)中具有普遍意義，還有待進一步研究。3.閱讀障礙者聽覺加工的ERP研究事件相關電位法（ERP）作為研究神經機制的手段，技術本身具有很高的時間分辨性，是無創(chuàng)性實驗技術，適合任何年齡的被試，它能夠從一個更為直觀的角度驗證行為實驗的結果，在發(fā)展性閱讀障礙研究中具有得天獨厚的作用。ERP某些成分的特性在既往的實驗研究中已得到充分論證。如失匹配負波MMN（mismatch negativity），是ERP中的一種負成分，由一系列重復性同質刺激中偶爾出現(xiàn)的任何可覺察變化引起，如，聲音的頻率、強度、聲音刺激持續(xù)時間或聲音模式上的變化

12、均能引起MMN。因此這種成分可以作為知覺聲音變化敏感度的電生理指標。對發(fā)展性閱讀障礙者聽覺加工特征的ERP研究多采用聽覺Oddball范式。被動Oddball范式不要求被試投入注意力資源，在實驗過程中將被試的注意力轉移到其它的非實驗刺激上去（如在聽覺實驗中讓被試注視屏幕上的刺激，忽視耳朵中傳入的聲音刺激），當偏差刺激出現(xiàn)時就會誘發(fā)失匹配負波（MMN）。刺激的頻率、持續(xù)時間的長短、甚至于更復雜的聲音變化都會引起MMN，如MMN可以由音素的變換引起，也可以由純音對序列的倒置引起。標準刺激和偏差刺激的差別越大，MMN出現(xiàn)的越早，波幅也越大。（Teija Kujala,2001）已有大量的證據表明，M

13、MN可以作為診斷閱讀障礙神經異常的線索（Kujala T, Ntnen R,2001）。有研究者指出，言語知覺是語音加工的前提條件（MacBride-Chang,1995）。Schulte-Korne等人（1998）以MMN為指標，采用被動聽覺Oddball范式，在刺激為言語條件和非言語條件下比較了閱讀障礙組和控制組的成年人在辨別標準刺激和偏差刺激時的差異。言語刺激是音節(jié)（標準刺激/da/和偏差刺激/ba/），非言語刺激是純音（1000HZ為標準刺激，1050HZ為偏差刺激）。他們發(fā)現(xiàn)，純音刺激所引發(fā)的MMN在兩組被試間沒有顯著差異，而言語刺激在閱讀障礙組中誘發(fā)的MMN波幅要比在控制組中誘發(fā)的

14、MMN的波幅要小。作者解釋說，這個結果反映了閱讀障礙者對聽覺瞬時信息加工的缺陷，但由于閱讀障礙者只在對言語刺激的加工上和控制組有顯著差異，而在對非言語刺激，純音刺激的加工上和控制組沒有顯著差異，因此閱讀障礙者的聽覺信息加工缺陷是基于言語知覺的。隨后，Schulte-Korne（1999） 使用頻率結構相同的標準刺激和偏差刺激的，變化聲音持續(xù)時間的模式子, 以 MMN為指標，考察了成年閱讀障礙者與控制組在聽覺時間加工上的差異，結果發(fā)現(xiàn)閱讀障礙者在250600ms區(qū)域失匹配負波顯著小于控制組。由于在研究中作者操縱了聲音的時間性質，所以作者認為閱讀障礙者存在聽覺時間加工能力的缺陷。結合兩個研究，Sc

15、hulte-Korne（1999）認為，言語聲音中的瞬時信息性質導致了閱讀障礙者MMN的波幅比控制組小，即閱讀障礙者存在聽覺瞬時信息加工的缺陷。 然而，另一些ERP的聽覺研究表明，閱讀障礙不僅存在著和語音相關的聽覺加工障礙，還存在著更一般的聽覺加工缺陷。MMN的研究發(fā)現(xiàn)表明，閱讀障礙對言語聲音和非言語聲音的辨別都存在著困難。Baldeweg等人的研究（1999）表明閱讀障礙可能在辨別音高中存在困難。Baldeweg等改變聲音的呈現(xiàn)時間，保持音頻不變，結果沒有發(fā)現(xiàn)閱讀障礙和控制組的差異，也沒發(fā)現(xiàn)兩者行為表現(xiàn)的差異。然而在控制刺激呈現(xiàn)時間不變，改變音頻的條件下，閱讀障礙組的MMN比控制組的要小，說

16、明閱讀障礙者對音頻的區(qū)分存在困難。Teija Kujala等人的研究中不改變聲音的頻率，只改變聲音的組合模式（相鄰兩個聲音之間的間隔不同），發(fā)現(xiàn)對于正常嬰兒，偏差刺激能夠引起明顯的MMN,但是對于來自有閱讀障礙背景家庭的嬰兒，MMN明顯小于正常嬰兒。語言認知水平ERP研究表明，發(fā)展性閱讀障礙者在存在語音加工和信息整合的缺陷。但是感知覺加工層次的ERP研究結果則不盡一致，有的研究發(fā)現(xiàn)，閱讀障礙存在著基本的聽覺加工缺陷；有的研究則發(fā)現(xiàn)發(fā)展性閱讀障礙存在言語聲音加工的缺陷，而對非言語聲音的加工與正常讀者沒有顯著差別。本研究將考察中文閱讀障礙者語音加工能力和基本聽覺能力，希望澄清這些爭論。 4 中文發(fā)

17、展性閱讀障礙的研究漢語是一種表義文字系統(tǒng)，有其不同于拼音文字的書寫系統(tǒng)。它的基本意義單位是漢字。一個漢字通常對應于一個詞素，并且有一個讀音，這個讀音通常是具有某個聲調的單個音節(jié)。因為漢語中使用的音節(jié)數不超過1300個（如不考慮聲調，則只有400個），而常用詞素超過5000個，所以漢語普通話中存在大量的同義詞素和同音漢字。漢字形音之間的對應具有較大的任意性，同時占漢字80%的形聲字的聲旁又具有示音功能，使學習者能夠在一定程度上根據聲旁推測不熟悉字的讀音，但由于大多數聲旁不能完全標示整字的讀音，加上漢字同音字較多，使形音之間的匹配具有很大的不確定性。另外，漢字形聲字的示音方式與拼音文字有很大的不同

18、，拼音文字通過字素與音位之間的對應關系表音，漢字則通過亞詞匯的聲旁表音，聲旁同時又是具有自身獨立形、音、義特性的語言符號。根據漢字表義文字的特性，與來自視覺詞匯識別中詞匯表征和通達的實驗，研究者發(fā)現(xiàn)漢字的加工與拼音文字在很多具體過程上存在差異。因此結合漢語特點研究漢語兒童閱讀障礙的形態(tài)與產生機制對于揭示語言加工的普遍性與特殊性具有重要的理論意義。洪慧芳等人（1993）等人研究了閱讀障礙兒童的視覺及語音技能，發(fā)現(xiàn)漢語閱障兒童對語音記憶的處理能力較差，可能的原因是對漢語語音之間的差異不敏感，語音記憶容量小，無法保持已在工作記憶中的語音，容易造成語音記憶的錯誤。因此他們認為，語音分析能力是閱障兒童真

19、正有缺陷的地方。黃秀霜等人（1997）使用視覺測驗與語音測驗，考察了漢語閱讀障礙兒童與正常兒童在視覺辨認與語音意識上的差異。結果發(fā)現(xiàn)，閱讀障礙兒童的視覺辨識與視覺記憶與正常兒童有顯著差異，而且視覺辨識與視覺記憶對閱讀障礙兒童的語文成就具有預測能力；閱讀障礙兒童的音素覺識、聲調覺識與正常兒童也存在顯著差異，音素覺識與聲調覺識皆對閱讀障礙兒童的閱讀成就具有預測力。研究者（孟祥芝，2000；舒華和孟祥芝，2000）通過問卷調查，聽寫，和on-line的詞匯判斷、同音判斷、語義相關判斷、啟動命名等實驗任務，發(fā)現(xiàn)漢語兒童的確存在語音加工困難，這種困難主要表現(xiàn)在漢字形音轉換過程中，但也表現(xiàn)為語音分析能力弱

20、，不能知覺聲調變化，無法操縱精細的語音單元，語音提取速度緩慢。采用一致性運動測驗，研究者（孟祥芝等，2002）發(fā)現(xiàn)，一致性運動知覺閾限與字形相似性判斷反應時相關顯著，r=.53（P.01）?；貧w分析發(fā)現(xiàn)，當識字量和閱讀流暢性的影響去除后，一致性運動知覺能夠解釋字形相似性判斷反應時25%的變化。說明運動視知覺在中文字形分析中起重要作用。但是目前關于中文閱讀障礙的研究多集中于語言學層次，知覺方面，尤其是聽覺能力的研究很少，本研究就是希望填補這方面的空白。以往的研究部分揭示了發(fā)展性閱讀障礙的語言文字加工特點，但我們對閱讀障礙的內在機制尚缺乏系統(tǒng)的研究，對漢語閱讀障礙的特點尚不十分清楚。而且已有的研究

21、局限于行為水平，從神經機制上探討閱讀障礙的工作還有待開展。本研究希望能夠彌補這一空缺，通過事件相關電位ERP技術的運用，對閱讀障礙兒童的語言加工及聽覺加工進行探討，以深刻了解閱讀障礙兒童閱讀障礙的實質及其神經機制。研究有助于澄清閱讀障礙是純粹的語言學障礙，還是基本知覺障礙的延伸，為揭示語言認知的一般機制提供重要的依據。而且，本項研究也將有助于閱讀障礙兒童的早期鑒別、干預和針對性的治療，為學校語文教學和素質教育、全面培養(yǎng)人才提供重要的理論依據。二實驗方法1被試實驗前采取了在正常教學班級中進行閱讀測驗的方法，同時到學習障礙訓練中心尋找閱讀上有困難的兒童，來刪選被試。測查過程中綜合采用識字量測驗、閱

22、讀流暢性測驗篩選閱讀障礙兒童，并用瑞文標準推理測驗剔除智力落后兒童。測驗中的任務包括：聽寫，一分鐘讀字，中文讀字，非字復述，韻母辨識，聲母辨識，數字快速命名，根據常模計算出兒童的標準分，平均標準分分低于7的為閱讀障礙。刪選出11名閱讀困難兒童, 年齡913歲之間，參加本實驗。同時選擇12名年齡匹配的閱讀正常兒童作為控制組（通過學校招募）。所有兒童沒有視覺聽覺缺陷以及其他生理問題，沒有心理和情緒問題。所有被試都是右利手，并且匹配了兩組兒童的瑞文智力測驗成績。被試的平均年齡和智力情況如下表：表1. 兩組被試的平均年齡和瑞文智力得分年齡均值年齡標準差瑞文智力得分瑞文智力標準差閱讀障礙組10.910.

23、3475.814.24正常組11.180.4881.812.362.實驗儀器和原理：儀器實驗過程中腦電記錄采用的是國際通用的10-20系統(tǒng)，32導電極帽，參考電極為雙側連接的乳突（位于左右兩側耳后），另有兩導電極記錄雙極導連的水平眼動和垂直眼動。實驗過程中所用的電極帽和導電膏均為NeuroScan公司制造。 2）原理在人類頭皮表面，通過腦電記錄儀我們可以記錄到兩類腦電活動：自發(fā)性節(jié)律腦電圖和與一定刺激相關的腦誘發(fā)電位。腦電（EEG）可以從安放在頭皮上的腦電記錄儀的電極導出，經放大直接顯示出來，而腦誘發(fā)電位則需要進行特殊的疊加處理后才能夠顯示出來。這是因為腦的誘發(fā)電位通常隱藏在波幅教寬的自發(fā)腦電

24、之中。（魏景漢，羅耀嘉，2000）研究發(fā)現(xiàn)有頭皮記錄到的誘發(fā)腦電波通常只有0.320V，而自發(fā)腦電活動卻高達30100V，因此單詞刺激引起的誘發(fā)電位會被淹沒在自發(fā)腦電活動的海洋中，如果直接采用放大技術，無法將兩者分離。誘發(fā)電位也被稱為“事件相關電位”（event related potentials, 簡稱ERP），它在波形和潛伏期是恒定的，利用這一點就可以通過疊加，將ERP從EEG中提取出來。此過程中需要對被試施以多次重復的刺激（也就是研究者關心的事件“event”）,將每次刺激引發(fā)的包含有ERP的EEG加以疊加和平均。由于作為背景的EEG波形與刺激沒有固定的聯(lián)系，而每次刺激引發(fā)的ERP原則

25、上應該是相同的，且ERP波形與刺激間的時間間隔（即潛伏期）是固定的，經過疊加，ERP按疊加次數成比例的增大，而EEG只按隨機噪音方式加和。若刺激次數為n，則疊加n次后，ERP增大n倍，而EEG只增大n倍，信噪比（ERP:EEG）提高了n倍。若原始ERP波幅為EEG的1/2，ERP被埋在EEG的海洋中難以觀察，經過100次疊加后，ERP增加100倍，而EEG只增加10倍，疊加后的ERP波幅成為EEG的5倍，于是ERP就從EEG的背景中浮現(xiàn)出來了。疊加后的ERP數值除以疊加次數，其平均值就還原為一次刺激引發(fā)的ERP數值，因此ERP又稱為平均誘發(fā)電位。（張明島，陳興時）3.實驗設計本實驗采用被動語音

26、怪球范式（odd ball ）。讓被試在非注意狀態(tài)下（讓兒童看貓和老鼠的動畫片）聽一系列不同的聲音，采集被試大腦內的事件相關電位ERP（主要是失匹配負波，MMN）。具體實驗設計如下（1） 聲音頻率的辨別實驗中采用的刺激是1250HZ和1400HZ的純音，由Cool edit軟件自動生成。其中包括標準刺激1250HZ，600個，偏差刺激，1400Hz，150個。聲音響度為70dB ，單個刺激持續(xù)時間50ms。刺激間隔ISI=700ms 。整個實驗持續(xù)約10分鐘。 （2） 聲音模式的辨別。 實驗中采用的刺激是由純音組成的復合聲音模式，頻率分別為2000HZ，800HZ，2000HZ，強度為70dB

27、。單個聲音呈現(xiàn)的時間為50ms。標準刺激600個，偏差刺激150個。標準刺激和偏差刺激之間的區(qū)別是純音呈現(xiàn)的時間間隔模式,刺激的呈現(xiàn)方式如下圖，整個復合音持續(xù)600ms。相鄰兩個復合音之間的間隔ISI=1500ms。整個實驗約26分鐘。2000HZ800HZ2000HZ100ms350ms2000HZ800HZ2000HZ100ms350ms標準刺激偏差刺激 圖一 復合聲音模式說明（3）韻母辨別:實驗中采用標準刺激為“dan”，600個，偏差刺激“dai”，150個，聲音用cool edit錄制。單個刺激持續(xù)時間40ms。刺激間隔ISI=700ms。實驗總長約9分鐘。（4）聲母辨別標準刺激為“

28、da”, 600個,偏差刺激“ga”，150個,聲音用cool edit錄制。單個刺激持續(xù)時間40ms。刺激間隔ISI=700ms。實驗總長約9分鐘。（5）聲調辨別:標準刺激為“ba1”, 600個,偏差刺激“ba2”，150個,聲音用cool edit錄制。單個刺激持續(xù)時間40ms。刺激間隔ISI=700ms。實驗總長約9分鐘。4實驗程序被試在實驗前已經完成閱讀能力和智力的測查。實驗過程中，被試先洗頭，以去除頭皮表面的油脂，戴上電極帽后，主試在電極上涂抹導電膏，保證每個電極的電阻都控制在5千歐以下。實驗過程中，被試在屏蔽室內觀看無聲電影貓和老鼠，同時佩戴耳機，由presentation通過耳

29、機向被試呈現(xiàn)所有聽覺刺激，被試的任務是認真看電視，不必關心耳機內的聲音，但是要盡可能放松，少動彈，少眨眼。每隔三分鐘左右可以休息一下，時間長短由被試自己控制。實驗過程中，采集被試大腦內的事件相關電位ERP，主要關心失匹配負波MMN。5. ERP數據的記錄與統(tǒng)計分析實驗過程中腦電記錄采用的是國際通用的10-20系統(tǒng)，32導電極帽，參考電極為雙側連接的乳突（位于左右兩側耳后），另有兩導電極記錄雙極導連的水平眼動和垂直眼動。實驗過程中所用的電極帽和導電膏均為NeuroScan公司制造。腦電和其他眼電信號經過Synamps放大器（NeuroScan公司）放大，放大頻率寬度為0.01-40Hz, 連續(xù)采

30、樣頻率是250Hz。每個電極的電阻都控制在5千歐以下。將32導電極記錄的連續(xù)信號按照刺激開始前200ms到刺激呈現(xiàn)后1000ms截取為長度為1200ms的信號段。做基線調整，使得每個信號段的平均值為0V。根據水平眼動和垂直眼動信號判斷腦電信號是否受到眼動干擾，如果眼動和肌肉電波幅超過正負75V時，相應信號段數據視作無效，不予分析。將有效數據進行疊加，即得到事件相關電位ERP。根據實驗需要，將刺激呈現(xiàn)后200600ms范圍內的ERP幅度按每20ms的時間間隔計算一次均值，對于兩組被試Fz電極的數據進行統(tǒng)計檢驗（位于額葉中央位置，是MMN最顯著的位置）。三結果對5個實驗中偏差刺激和標準刺激條件下的

31、ERP分別疊加，用偏差刺激引發(fā)的ERP減去標準刺激條件引發(fā)的ERP，得到失匹配負波MMN。實驗數據處理過程中去除眼動和肌肉電波幅超過正負75V的數據，剔除疊加次數過少的數據。不同刺激條件引發(fā)的ERP圖形如下：1單純變化聲音頻率的結果： 圖二.不同頻率的聲音引發(fā)的MMN注：其中較粗的黑線代表正常組的MMN,較細的紅線代表閱讀障礙者的MMN。橫軸單位是ms, 縱軸的單位是V。（以下同）由圖二可以看出兩組被試的MMN波形比較接近，獨立樣本T檢驗顯示，不同頻率的聲音引發(fā)的MMN在兩組被試間沒有顯著差異。2改變聲音模式的結果 圖三.復合聲音模式引發(fā)的ERP由圖三可以看到在550ms-750ms左右正常組

32、被試比閱讀障礙被試產生一個更大更早的失匹配負波。此后在750ms到1300ms階段，正常組被試的失匹配負波也一直比閱讀障礙被試大。由于復合聲音持續(xù)時間較長，偏差刺激和標準刺激的差別發(fā)生在150ms和500ms，因此將刺激呈現(xiàn)后150ms-1300ms范圍內的ERP幅度按每20ms的時間間隔計算一次均值，對于兩組被試Fz電極的數據進行統(tǒng)計檢驗，結果如下。表二. 復合聲音模式引發(fā)的差異波波幅檢驗閱讀障礙組正常組dfT值p均值(V)標準差均值(V)標準差 600-620 ms 2.99 0.63 -1.29 1.30 16.00 2.91 0.01 620-640 ms 2.06 0.69 -1.7

33、9 0.97 16.00 3.24 0.01 獨立樣本T檢驗顯示在刺激開始呈現(xiàn)后600ms到640ms間，閱讀障礙被試的失匹配負波MMN明顯小于正常組被試，p0.01。分別觀察兩組被試在標準刺激和偏差刺激條件下引發(fā)的ERP波形： 圖四. 正常組被試復合聲音模式中標準刺激和偏差刺激引發(fā)的ERP注：圖中紅色的細線代表偏差刺激引發(fā)的ERP,虛線代表標準刺激引發(fā)的ERP波形，黑色的粗線是偏差刺激減去標準刺激得到的失匹配負波MMN。（下圖同） 圖五 閱讀障礙組被試復合聲音模式中標準刺激和偏差刺激引發(fā)的ERP由圖四圖五可以看出，正常組中偏差刺激比標準刺激引起更大的負波，而閱讀障礙組中偏差刺激并沒有比標準刺

34、激引起更大的負波。3韻母辨別圖六.變化韻母引發(fā)的MMN由圖六可以看到，在170ms到350ms以及450ms以后正常組被試的失匹配負波一直比閱讀障礙被試大。對MMN波幅進行統(tǒng)計檢驗，結果如下：表四. 不同韻母引發(fā)的差異波波幅檢驗閱讀障礙組正常組dfT值p均值標準差均值標準差 180-200 1.22 0.53 -1.47 0.62 18.00 3.27 0.00 460-500 0.60 0.80 -2.40 0.62 18.00 2.72 0.01 500-540 0.50 1.00 -3.48 0.47 18.00 3.15 0.01 540-580 -0.40 1.10 -3.13 0.

35、66 18.00 2.49 0.02 由獨立樣本T檢驗可得，在韻母變化的情況下，在刺激開始呈現(xiàn)后180ms到200ms,460ms到580ms間，閱讀障礙被試的失匹配負波MMN明顯小于正常組被試，p0.01。分別觀察兩組被試在標準刺激和偏差刺激條件下引發(fā)的ERP波形（圖七和圖八），可以發(fā)現(xiàn)韻母變化的情況下，對于正常組被試刺激呈現(xiàn)150ms后偏差刺激始終比標準刺激引起更大的負波，而閱讀障礙組中偏差刺激只是偶爾比標準刺激引起更大的負波，大部分時間是標準刺激引起更大的負波。 圖七.正常組變化韻母條件下標準刺激和偏差刺激引發(fā)的ERP 圖八閱讀障礙組變化韻母條件下標準刺激和偏差刺激引發(fā)的ERP4聲母辨別

36、圖九.變化聲母引發(fā)的MMN由圖九可以看出在刺激呈現(xiàn)150ms到500ms間正常組被試的失匹配負波一直比閱讀障礙被試大。對MMN波幅進行統(tǒng)計檢驗，結果如下表五. 變化聲母引發(fā)的差異波波幅檢驗閱讀障礙組正常組dftp均值標準差均值標準差 220-240 2.19 1.06 -1.79 0.50 19.00 3.49 0.00 240-260 2.43 0.90 -3.50 1.20 19.00 3.80 0.00 260-280 1.80 1.20 -3.98 1.30 19.00 3.19 0.01 由獨立樣本T檢驗可得，在聲母變化的情況下，在刺激開始呈現(xiàn)后220ms到280ms間，閱讀障礙被試

37、的失匹配負波MMN明顯小于正常組被試，p0.01。分別觀察兩組被試在標準刺激和偏差刺激條件下引發(fā)的ERP波形。 圖十 正常組變化聲母條件下標準刺激和偏差刺激引發(fā)的ERP圖十一.閱讀障礙組變化聲母條件下標準刺激和偏差刺激引發(fā)的ERP由圖十，十一可以看到，在變化聲母的情況下，對于正常組被試刺激呈現(xiàn)約100ms后偏差刺激始終比標準刺激引起更大的負波，而閱讀障礙組中偏差刺激只是偶爾比標準刺激引起更大的負波，大部分時間是標準刺激引起更大的負波。5音調辨別 圖十二. .變化聲調引發(fā)的MMN由圖十二可以看出變化聲調過程中，閱讀障礙被試的失匹配負波MMN與正常組被試比較接近，似乎是閱讀障礙被試的失匹配負波MM

38、N更大。獨立樣本T檢驗顯示，變化聲調過程中，閱讀障礙被試的失匹配負波MMN與正常組被試沒有顯著差異。四總結目前閱讀障礙的理論可以分為兩大類，一種理論認為，閱讀障礙來源于語言學層次的加工缺陷，閱讀障礙者在言語信息的表征和加工上存在障礙，但他們的其它認知能力和信息加工能力完整無缺。另一類理論則認為，閱讀障礙是由更深層、更基本的視覺與聽覺障礙造成的，其根本原因在于非語言的聽覺和視覺能力的損傷或發(fā)展不完善。為了驗證這兩種理論假說，本研究通過5個實驗，分別操縱純音的頻率變化、復合音的時間維度變化（變化兩個純音之間的時間間隔），考察閱讀障礙者的一般聽覺加工能力是否弱于正常讀者，同時利用漢語的特點，變化言語

39、刺激的聲母，韻母和音調，考察閱讀障礙者對于言語信息表征和加工的能力是否異常，并探討異常背后的神經機制。本研究利用被動oddball（怪球范式）實驗范式，記錄被試大腦內部由一系列重復性同質刺激中偶爾出現(xiàn)的可覺察變化誘發(fā)的失匹配負波MMN。結果發(fā)現(xiàn)，單純變化聲音的頻率時（標準刺激是1250HZ，偏差刺激是1400Hz），閱讀障礙組被試和正常組被試產生的失匹配負波沒有顯著差異。但是如果保持聲音的頻率不變，僅僅改變相鄰純音之間的間隔（即改變聲音的組合模式），發(fā)現(xiàn)閱讀障礙者在600ms640ms間失匹配負波顯著小于控制組，即在600ms左右正常組被試比閱讀障礙被試產生一個更大更早的失匹配負波（圖三），這

40、一發(fā)現(xiàn)揭示了閱讀障礙被試在知覺復雜聲音模式上存在缺陷，即不能有效及時地覺察復雜聲音模式上的變化。前人利用ERP進行的閱讀障礙聽覺研究結果不太一致，有人發(fā)現(xiàn)閱讀障礙不僅存在著和語音相關的聽覺加工障礙，還存在著更一般的聽覺加工缺陷。Baldeweg等人在研究中控制刺激呈現(xiàn)時間不變，改變聲音的頻率，結果發(fā)現(xiàn)閱讀障礙組的MMN比控制組的要小，說明閱讀障礙者對音頻的區(qū)分上存在困難。但是Schulte-Korne的研究中利用1000 Hz和 1050 Hz的純音作為非言語刺激，結果發(fā)現(xiàn)，純音刺激所引發(fā)的MMN在兩組被試間沒有顯著差異，但是言語刺激/da/和/ba/在閱讀障礙組中誘發(fā)的MMN波幅要比在控制組

41、中誘發(fā)的小，Schulte由此提出閱讀障礙者的聽覺信息加工缺陷是基于言語知覺而非更更深層、更基本的聽覺障礙。后來Schulte又使用頻率結構相同的標準刺激和偏差刺激的，僅僅變化聲音持續(xù)時間的模式子, 以 MMN為指標，考察了成年閱讀障礙者與控制組在聽覺時間加工上的差異，結果發(fā)現(xiàn)閱讀障礙者在250600ms內產生的失匹配負波顯著小于控制組，由此作者認為閱讀障礙者存在聽覺時間加工能力的缺陷。本研究中發(fā)現(xiàn)，純音的頻率變化沒有在兩組被試間引發(fā)顯著差異的MMN，而復合音的時間維度的變化（變化兩個純音之間的時間間隔）引發(fā)了兩組被試間差異顯著的MMN，可以證明閱讀障礙者不能有效及時地覺察復雜聲音模式上的變化

42、，存在聽覺時間加工能力的缺陷。前人關于MMN的研究已經證明，標準刺激和偏差刺激的差別越大，MMN出現(xiàn)的越早，波幅也越大。本實驗中，與聲音頻率的變化相比，復合聲音模式的變化顯得更加復雜，知覺出這種變化對閱讀障礙者更加困難，因此在復合聲音模式的實驗中兩組被試表現(xiàn)出了顯著的差別。我們可以預測閱讀障礙者在知覺那些包含快速變化的聲音特征的較長的聲音模式時存在缺陷（對于簡單的純音他們知覺起來可能并不困難），這種對于時間信息加工能力的缺陷可能導致了閱讀障礙者MMN的波幅比控制組小。而我們日常生活中很多字和詞語，恰恰是由那些包含快速變化的多個單元的較長聲音模式組成的，因此這種對于聲音時間信息加工能力的缺陷可能

43、也影響了閱讀障礙者對于言語刺激的知覺。此外本研究還發(fā)現(xiàn)，在言語聽覺的實驗中，在韻母變化的情況下，刺激開始呈現(xiàn)后180ms到200ms,460ms到580ms間，閱讀障礙被試的失匹配負波MMN明顯小于正常組被試，p0.01。在聲母變化的情況下，在刺激開始呈現(xiàn)后220ms到280ms間，閱讀障礙被試的失匹配負波MMN明顯小于正常組被試，p0.01。這一差異說明閱讀障礙者不能有效地覺察聲母和韻母中的變化，存在語音加工（聲母，韻母）的缺陷。前人研究中也發(fā)現(xiàn)，在辨別言語刺激音節(jié)/da/和/ba/ 的條件下，言語刺激在閱讀障礙組中誘發(fā)的MMN波幅要比在控制組中誘發(fā)的MMN的波幅小（Schulte-Korn

44、e 1998），但是沒有人比較過在漢語拼音中，閱讀障礙者知覺韻母和聲母是否有不同，這種言語加工能力的缺陷與閱讀障礙的關系如何。本研究在這一方面是一種創(chuàng)新，研究結果顯示閱讀障礙被試在知覺言語刺激（包括聲母韻母）上存在缺陷，即面對聲母和韻母的變化，閱讀障礙被試大腦內部產生失匹配負波MMN明顯小于正常組被試，體現(xiàn)了閱讀障礙被試不能很好的知覺并辨別相似的聲母和韻母，這可能是導致他們產生閱讀障礙的原因。但是本研究中也發(fā)現(xiàn)，漢語中特有的音調變化，并沒有導致閱讀障礙組和正常組被試失匹配負波的差異，可能由于音調一共只有四種，不足以造成混淆，或者是由于音調變化在漢語中很常見，在日常生活給予了足夠的強調和訓練，對

45、于閱讀障礙兒童而言，知覺這種差別比較容易，并不會像聲母和韻母那樣造成知覺的困難。有訓練研究（Temple，2000）顯示了閱讀障礙者的能力可以通過適當的訓練提高，同時訓練可以改變大腦內部對于相關信息的加工模式。研究者使用fMRI技術探測閱讀障礙者與正常讀者進行快速聲學加工時的腦基礎。與緩慢變化的非語言聲學刺激相比，正常讀者加工快速變化的非語言聲學刺激時，左腦前額葉得到激活。尤其有趣的是，兩個閱讀障礙者參加了非語言和語言學訓練，包括語義和句法訓練。每天訓練100分鐘，共訓練33天。然后再進行fMRI記錄，結果發(fā)現(xiàn)訓練后左側額葉活動增加。這一點充分說明了后天訓練對于改善閱讀障礙的可行性和重要性。M

46、olfese的研究顯示，新生兒的大腦電生理反應（EEG和ERP）可以用來預測八年后該兒童是否會成為閱讀障礙。如果能夠利用MMN預測兒童患閱讀障礙的可能性，并且及早進行干預和訓練，無疑會對個人成長和教育教學產生重大影響。本研究結果顯示發(fā)展性閱讀障礙者存在聽覺時間加工能力以及語音加工（聲母，韻母）的缺陷，在腦成像記錄上表現(xiàn)為發(fā)展性閱讀障礙者的失匹配負波MMN顯著小于正常組被試,但是在簡單的改變聲音頻率和音調的任務中沒有發(fā)現(xiàn)兩組的差異。由此預測可能是由于閱讀障礙者對于聲音時間信息加工能力的缺陷影響了他們對于言語刺激的知覺并導致了閱讀障礙，也可能是兩者共同作用的結果。這一問題以及閱讀障礙是否具有語言特

47、異性等問題還有待進一步研究。致謝在接受校長基金資助參與閱讀障礙兒童神經機制研究的這一年時間里，得到了很多老師學長的無私幫助，真的有很多人需要感謝。首先感謝我的指導老師周曉林教授，孟祥芝老師，是你們把我引入了閱讀障礙這一神秘而有意義的交叉領域。感謝我的班主任毛利華老師，不厭其煩地為我講解事件相關電位（erp）技術的原理和方法，感謝韓世輝教授，蔣毅，周斌師兄，在實驗過程中無私地給與我技術上的幫助。更感謝沙淑穎師姐和我的合作者王玨同學，在實驗遇到挫折的時候，比如被非典打亂研究進程，找不到足夠的匹配組被試，是你們站在我身邊支持我鼓勵我，為我出謀劃策，沒有大家，難以想象這項研究將如何完成。當然還要感謝二

48、十多位熱情參與實驗的小被試和家長們，沒有你們對于科學研究熱情的支持，本研究也難以順利進行。在此真誠希望我的研究結果對于閱讀障礙的兒童有所幫助。參考文獻Borsting E, Ridder WH, Dudeck K, et al. The presence of a magnocellular deficit depends on the type of dyslexia. Vision research, 1996, 36: 1047-1053Bradley L L,Bryant P E. Difficulties in auditory organization as a possible

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