漢語發展性閱讀障礙兒童的視覺大細胞-背側通路功能 *

季雨竹 張逸瑋 畢鴻燕

(1 腦科學與學習困難研究中心，中國科學院行為科學重點實驗室，中國科學院心理研究所，北京 100101)(2 中國科學院大學心理系，北京 100049) (3 山東大學法學院，青島 266237)

1 引言

在當今信息時代，閱讀已成為人們獲取知識的重要途徑，也是個體發展不可或缺的能力之一。然而有一些個體的閱讀能力卻低于同年齡應有的發展水平，即表現為發展性閱讀障礙（developmental dyslexia, DD）。這是一種在獲得閱讀技能方面的特殊困難，這種困難并不能單純地歸因于智力水平、視敏度問題以及教育缺失（World Health Organization, 2011）。研究（Anthony & Lonigan,2004）表明，閱讀障礙可以給個體帶來廣泛的負面影響，經歷閱讀失敗的兒童常伴隨行為、社會、學業和心理上的問題。因此深入探究閱讀障礙的缺陷本質具有十分重要的理論意義與應用價值。

關于發展性閱讀障礙的成因，目前拼音文字的研究較一致地認為DD存在語音表征、存儲和提取缺陷，這一缺陷影響了形音轉換過程，最終導致其閱讀能力受損（Ramus, 2003; Snowling, 2001）。但有研究指出，語音缺陷只是閱讀障礙的一種表現，其背后有更基礎的一般感知覺缺陷，包括快速聽覺加工缺陷（Goswami, 2011; Tallal, 2004），視覺大細胞-背側通路缺陷（Stein, 2001, 2014; Stein& Walsh, 1997），和小腦缺陷（Nicolson & Fawcett,2007; Nicolson, Fawcett, & Dean, 2001）等等。大量認知神經科學研究顯示，閱讀障礙個體表現出的低水平視覺加工問題似乎都源于視覺大細胞-背側通路的異常（e.g. Boets, Vandermosten, Cornelissen,Wouters, & Ghesquière, 2011; Gori, Cecchini, Bigoni,Molteni, & Facoetti, 2014; Stein, 2001）。而對閱讀障礙者死后的腦解剖也發現，其外側膝狀體的大細胞層排列混亂，且比正常閱讀者小20%多（Galaburda& Livingstone, 1993; Livingstone, Rosen, Drislane, &Galaburda, 1991），直接支持了閱讀障礙的視覺大細胞通路缺陷理論。

漢語是一種語標文字，與拼音文字不同，漢字具有復雜的字形結構，且缺乏明確的形音對應規則。因而在漢語閱讀中，對視覺文字的加工可能比對聽覺語音信息的加工具有更重要的作用。盡管一些研究似乎發現漢語DD兒童的缺陷表現與拼音文字的研究結果有所區別（e.g. 田夢雨, 張熙,張逸瑋, 畢鴻燕, 2016; Shu, McBride-Chang, Wu, &Liu, 2006; Yang, Yang, Chen, Zhang, & Bi, 2016; Yang& Bi, 2011; Yang, Bi, Long, & Tao, 2013），但是漢語閱讀障礙兒童同樣表現出了視覺大細胞-背側通路功能的異常（e.g. 肖茜, 張逸瑋, 趙婧, 畢鴻燕,2014; Meng, Cheng-Lai, Zeng, Stein, & Zhou, 2011;Qian & Bi, 2014; Zhao, Qian, Bi, & Coltheart, 2014），體現了跨語言的一致性。本文將著重梳理近些年漢語發展性閱讀障礙兒童視覺大細胞-背側通路功能的相關研究，分別從視覺傳導通路、視覺大細胞-背側通路與漢語閱讀的關系、漢語閱讀障礙兒童的視覺大細胞-背側通路缺陷、視覺大細胞-背側通路對漢語閱讀的作用機制這幾個方面進行綜述。

2 視覺傳導通路

大細胞通路是人類皮下視覺系統并行的兩條通路之一，另一條是小細胞通路。視覺系統的大、小細胞通路分別起源于視網膜上的大細胞和小細胞，由這兩類細胞接收的信息分別投射到外側膝狀體的大細胞層和小細胞層，之后分別投射到初級視皮層（V1區）的不同層面（Livingstone &Hubel, 1988）。其中視覺大細胞通路對高時間頻率、低空間頻率、低對比度的信息更為敏感，而小細胞通路則主要對低時間頻率、高空間頻率、高對比度的視覺信息更為敏感（Kaplan & Shapley,1986; Kaplan, 2003; McLean, Stuart, Coltheart, &Castles, 2011）。相應地，在大腦皮層上也存在兩條視覺傳導通路，即背側通路和腹側通路。背側通路將初級視皮層的信息經視覺運動區（MT+/V5區）傳導至大腦后頂葉皮層（posterior parietal cortex, PPC），這條通路主要負責視覺運動信息加工、空間定位以及視覺引導的動作如掃視等（Bisley, 2004; Goodale & Milner, 1992）。而腹側通路則將信息傳導至梭狀回，外側枕葉，顳下皮層等區域，這條通路主要負責物體識別和顏色加工等（Bar et al., 2006; Kaplan, 2008）。有研究者認為背側通路和腹側通路是大細胞通路和小細胞通路的延伸（Livingstone & Hubel, 1988）。背側通路主要接收來自來自大細胞通路的信息，因而研究者們通常傾向于把大細胞-背側（magnocellular–dorsal,MD）通路作為一個整體來考慮（Boden & Giaschi,2007）。越來越多的研究表明，MD通路在閱讀過程中起著非常重要的作用（Gori, Seitz, Ronconi,Franceschini, & Facoetti, 2016; Hood & Conlon,2004），其功能與語音意識、正字法意識、快速命名等閱讀技能存在相關（Hulslander et al., 2004;Levy, Walsh, & Lavidor, 2010; Talcott et al., 2002）。

3 視覺大細胞-背側通路與漢語閱讀的關系

與拼音文字的研究結果類似，視覺大細胞-背側通路功能與漢語閱讀存在緊密關系。在行為層面，Chung等（2008）發現被試在快速視覺序列判斷任務中的成績與漢字閱讀、語音意識、快速命名能力相關，說明視覺大細胞通路的高時間分辨特性與漢字語音加工、閱讀速度有關。Liu, Chen和Chung（2015）則采用視覺搜索任務考察與PPC有關的空間注意功能和閱讀的關系，結果發現香港小學生在該任務上的成績能夠預測其單字閱讀水平和閱讀理解能力。最近一項研究發現在漢語熟練閱讀者中，視覺大細胞-背側通路功能與正字法加工能力有關，而在漢語兒童中，該通路的功能則與語音加工能力有關（Zhao, Bi, & Coltheart,2017）。在神經層面，一項基于漢語成熟閱讀者的fMRI研究發現，在完成一致性運動任務（探查大細胞-背側通路功能的常用范式之一）時被試的雙側MT+區與右側PPC被激活，并且這兩個區域的激活強度均與快速命名速度存在正相關。左側MT+區的激活強度還與閱讀流暢性、閱讀準確性有關，而右側PPC的激活強度則與正字法意識有關，表明MD通路能夠調節閱讀時的視覺加工速度，且與正字法意識高度相關（Qian, Deng, Zhao,& Bi, 2015）。另一項研究采用靜息態fMRI技術，發現右側PPC和左側MT+區的低頻振幅（ALFF）值與快速命名成績顯著相關，右側PPC的ALFF值還與正字法意識相關。靜息態功能連接分析的結果顯示，左側MT+區與閱讀相關腦區（如左側梭狀回、雙側枕中回）的靜息態功能連接強度和快速命名速度相關，右側PPC與左側枕中回的靜息態功能連接強度和正字法意識相關。結果表明，視覺大細胞-背側通路的自發活動及其與閱讀有關腦區的功能連接和漢語閱讀技能高度相關（Qian,Bi, Wang, Zhang, & Bi, 2016），進一步證實了MD通路功能與閱讀之間的關系。

4 漢語發展性閱讀障礙兒童的視覺大細胞-背側通路缺陷

研究者從行為和神經層面均發現了漢語閱讀障礙兒童存在視覺大細胞-背側通路缺陷。在行為層面，Meng等（2011）發現在一致性運動任務中漢語DD兒童的表現差于同年齡正常兒童，并且一致性運動敏感性與漢字正字法相似性的判斷速度、圖片命名準確性、語音意識等閱讀技能相關。同樣采用一致性運動范式，Qian和Bi（2014）也發現漢語DD的一致性運動敏感性差于同年齡對照組，且與正字法意識顯著相關。這兩項研究均表明漢語DD兒童存在MD通路缺陷，并且這種缺陷會影響其正字法意識等閱讀相關技能。肖茜等人（2014）采用輪廓幻影范式，發現在大細胞通路敏感的黑白點陣條件下漢語DD的視覺快速加工能力差于同年齡對照組以及同閱讀水平對照組，且與閱讀流暢性和語音意識均相關，而在小細胞通路敏感的彩色點陣條件下兩組無顯著性差異。這一結果不僅反映了漢語DD兒童存在視覺MD通路缺陷，而且還說明了這種缺陷并非是由閱讀能力低下導致的。Wang等（2014）采用紋理辨別范式也發現，漢語DD兒童的時間辨別閾限顯著高于同年齡對照組。還有研究采用視覺搜索任務，發現在反映空間注意的聯合搜索任務中，漢語DD兒童的搜索效率顯著低于同年齡對照組兒童（Tian & Bi,in preparation）。一項干預研究發現，漢語閱讀障礙兒童在接受了一連5周、每周2次的基于大細胞通路功能的視覺運動訓練后，其視覺大細胞通路功能和語音意識均提升至同年齡正常水平，而未接受訓練的閱讀障礙兒童則無顯著變化（Qian &Bi, 2015）。該研究初步揭示了視覺大細胞通路缺陷與閱讀障礙間的因果關系。

在神經層面，Wang, Bi, Gao和Wydell（2010）采用ERP技術，要求被試判斷光柵的運動方向，結果發現在大細胞通路敏感的低空間頻率條件下，漢語閱讀障礙兒童的視覺失匹配負波的波幅顯著小于同年齡對照組和同閱讀水平對照組兒童，同樣支持了漢語DD兒童存在MD通路缺陷。但是這一研究僅操控了光柵的空間頻率，沒有區分時間頻率。近期一項區分了光柵空間頻率與時間頻率的研究發現，漢語DD兒童在MD通路敏感的高時間頻率和低空間頻率條件下的P1波幅均顯著低于同年齡對照組兒童，且在高時間頻率條件下P1波幅與語音意識、閱讀流暢性相關，而在低空間頻率條件下P1波幅則與閱讀準確性相關（Meng,Zhao, & Bi, in preparation）。此外，還有研究探查了漢語閱讀障礙兒童背側通路上后頂葉皮層的功能和結構。研究發現，在比較漢字大小的知覺任務中，漢語DD兒童的左側頂內溝激活下降（Siok,Spinks, Jin, & Tan, 2009）。在靜息狀態下，漢語DD兒童的左側頂內溝與左側梭狀回中部、左側額中回的連接減弱，并且左側頂內溝和左側梭狀回的連接強度與兒童的閱讀流暢性顯著相關（Zhou,Xia, Bi, & Shu, 2015）。腦結構網絡的研究也發現，漢語DD兒童頂葉的網絡重要節點減少（Qi et al., 2016）。這些研究都表明漢語DD兒童的頂葉存在功能和結構上的損傷。

5 視覺大細胞-背側通路對漢語閱讀的作用機制

拼音文字的研究認為，視覺大細胞-背側通路可能是通過視覺空間注意來影響語音加工，進而影響閱讀的（Facoetti, Corradi, Ruffino, Gori, & Zorzi, 2010;Stein & Walsh, 1997; Valdois, Bosse, & Tainturier,2004; Vidyasagar & Pammer, 2010）。在閱讀習得的過程中，個體需要逐個字母進行語音解碼，這就需要視覺空間注意在文字間進行快速流暢的掃描，以決定當前要加工的文字內容。而由于視覺大細胞具有感受野大且傳導速度快的特點，該系統提供了最初的低空間頻率信號，并通過背側通路快速地傳達到頂葉，繼而通過空間注意對腹側通路自上而下的調控，作用于當前要加工的信息（Stein & Walsh, 1997; Vidyasagar, 2005）。如果視覺大細胞信息輸入不足，就會引起頂葉功能受損，進而影響個體的視覺空間注意功能，導致逐字母的語音解碼過程受損，最終影響閱讀的習得。已有拼音文字的研究的確發現了閱讀障礙存在視覺空間注意缺陷，并且這種缺陷與其語音加工異常聯系緊密（Facoetti et al., 2006; Ruffino, Gori,Boccardi, Molteni, & Facoetti, 2014）。然而，漢語不同于拼音文字，沒有明確的形音對應規則，在加工字詞時并不需要逐個字母地進行語音解碼。并且以往研究也發現MD通路功能似乎與漢字正字法意識的關系更為密切，而非語音意識（Qian &Bi, 2014; Qian et al., 2015, 2016），因此大細胞通路對漢語閱讀的作用機制可能與拼音文字不同。有研究發現低空間頻率信號或高時間頻率信號能夠促進視覺刺激的整體加工（Bar et al., 2006; Bar,2004），于是有研究者認為大細胞通路可以促進單詞字形的整體加工（Allen, Smith, Lien, Kaut, &Canfield, 2009）。趙婧、畢鴻燕和錢怡（2013）首先在漢語成熟閱讀者身上考察了這一機制，研究通過調控漢字材料的空間頻率和時間頻率區分出大細胞通路敏感刺激和正常視覺刺激兩種條件，并采用整體/部件字形判斷任務來比較在不同視覺條件下，被試加工漢字整體和部件信息的特點。結果發現，在大細胞條件下，被試對整字的判斷要顯著快于對部件的判斷，即表現出整體優先效應，而在正常視覺條件下，整體和部件判斷的反應時無顯著差異；同時，在大細胞條件下，被試進行部件判斷的錯誤率顯著高于整體判斷，在正常視覺條件下兩者差異不顯著。結果表明視覺大細胞通路促進了漢字整體信息的加工。隨后，研究者又采用相似的研究方法對閱讀障礙兒童進行了考察。研究（Zhao et al., 2014）嚴格區分了有無大細胞通路缺陷的漢語閱讀障礙兒童，結果發現，無大細胞通路缺陷的閱讀障礙兒童和正常兒童一樣，在大細胞條件下均表現出了漢字識別的整體優先效應，而存在視覺大細胞通路缺陷的漢語DD兒童卻沒有表現出這種促進作用，表明視覺大細胞通路缺陷可能通過影響漢語DD兒童的漢字整體識別來作用其閱讀的。

6 展望

綜上可以看出，視覺大細胞-背側通路和閱讀有關，而且，閱讀障礙兒童存在大細胞-背側通路功能缺陷。那么，在未來的研究中，應該重視下面幾個研究方向：（1）視覺大細胞通路功能到底怎樣影響閱讀。雖然我們已經發現漢語閱讀障礙兒童的MD通路功能存在缺陷，但是，這種缺陷在兒童正常的閱讀中是如何發揮作用并影響其閱讀的呢？（2）從訓練角度探討視覺大細胞通路功能與閱讀障礙的因果關系；（3）探查視覺大細胞通路功能在閱讀障礙早期診斷中的作用，提高對發展性閱讀障礙兒童的早期識別能力。