四川大学华西医院耳鼻咽喉头颈外科 Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery at West China Hospital, Sichuan University.

华西耳鼻喉学术前沿速递——文献精读（第64期）

发布时间：2025-04-07

原创刘敏华西医院耳鼻喉科

精读分享│【Brain】：发展性阅读障碍听觉感知行为学与解剖学的关联

英文题目：Anatomical and behavioural correlates of auditory perception in developmental dyslexia

中文题目：发展性阅读障碍听觉感知行为学与解剖学的关联

期刊：Brain（IF=11.9）

单位：北京邮电大学脑认知与智能医学系，加利福尼亚大学旧金山分校，德国图宾根大学。

发表时间：2024年9月

摘要

发展性阅读障（DD）碍通常与基本听觉处理和语音操作困难有关。然而，DD中听觉困难的神经解剖相关性及其对个别临床表型的贡献尚不清楚。最近的颅内脑电图（iEEG）研究发现，声音振幅上升和语音处理分别与后部和中部的上颞回（STG）有关。研究者假设，局部STG解剖学将与DD的特定听觉能力有关，听觉处理能力将与语音和阅读的困难有关。

110名儿童（78名DD儿童，3名正常发展儿童，年龄为7-15岁）完成了振幅上升时间和噪声中的语音辨别相关的任务，并接受了一系列认知测试。解剖学核磁共振扫描用于识别哪些皮层区域的褶皱程度与听觉行为表现相关。

在行为学层面，DD儿童在振幅上升时间表现受损，而噪音中语音辨别则没有。在神经层面，振幅上升时间和噪声中语音辨别的表现分别与后部和中部STG的皮层折叠度相关。此外，振幅上升时间对于DD在阅读上所存在的困难有显著的贡献，而噪音中语音任务只能解释语音意识的差异。最后，振幅上升时间和噪音中的语音辨别并没有相关性，每项任务都与不同的神经心理学测量结果相关，强调了二者对DD的独特贡献。

总体而言，研究者的这一结果，显示出神经发育正常和阅读障碍人群的听觉处理能力的个体差异与左侧STG神经发育之间的直接联系。

背景

发展性阅读障碍（Developmental Dyslexia, DD）的特征是阅读和拼写困难，这种困难持续终生，且不能归因于一般认知能力或教育机会的不足。虽然主要通过阅读表现来诊断，但DD通常涉及语音意识的缺陷，即处理和操控语音的能力。根据这种观点，阅读需要将书写形式映射到语音（语音学），而由于语音表征受损或无法访问这些表征，阅读过程会受阻（阅读障碍的语音缺陷理论）。

与语音相关的DD缺陷并不仅限于语音学范畴，有些理论认为其源于更普遍的听觉处理缺陷。根据这一观点，一般听觉障碍导致个体无法形成和获取语素表征。这种解释与听觉系统需要从听觉流中提取语音信号中的复杂声学线索的观点相符。语音理解的一个关键声学特征是振幅调制，尤其是振幅上升，它提示了语音在短语和音节层级的结构。事实上，大量研究发现DD个体在振幅上升的处理方面存在障碍。此外，DD 个体有时在嘈杂环境中的语音感知能力较差，这种能力比在理想听力条件下的感知更具挑战性，可能需要更精准的语素表征。

振幅上升时间的缺陷在有阅读障碍风险的婴儿中也有所体现，振幅能力对后续词汇和语音意识的预测作用从早期发育阶段即已确立。然而，在家庭中有DD风险的婴儿中，并未观察到语音-噪音感知缺陷，这种缺陷在学龄前阶段逐渐显现，并在典型发育儿童中随年龄增长显著改善。尽管如此，这些听觉缺陷是否普遍存在于所有或仅部分DD个体，以及它们与阅读和语音能力之间的关系，仍存在争议。

这些行为缺陷与DD听觉通路中非典型神经解剖模式的报告相辅相成。研究发现，DD患者以及有DD家族风险的个体在听觉颞皮质区域的皮质厚度、髓鞘化皮质厚度比率及表面积的侧化方面存在改变。特别是在研究中发现，颞上回前部的皮质厚度减少，而颞上回中部和赫氏回的皮质厚度则有所增加。类似的不一致模式也出现在脑回化模式中。这些观察结果支持颞皮质在DD中的核心作用，同时也表明DD的行为缺陷异质性可能与解剖异常的差异相关。这些解剖变化可能导致听觉功能障碍，而早期感官差异也可能在这些变化中起作用。

补充研究显示，左侧颞上皮质的神经解剖结构对阅读至关重要，其灰质体积、表面积和皮质厚度的增加与更好的阅读表现相关，这可能是因为其在语音的听觉处理中发挥作用。此外，听觉能力与颞皮质的神经解剖相关，进一步强化了颞皮质在听觉感知中的重要作用。

总体而言，听觉颞皮质区域的神经解剖结构与DD的特定听觉行为缺陷之间的关系仍不清楚。直到最近，由于我们对人类听觉皮质中语音处理的神经计算机制的理解有限，这一差距变得更加明显。然而，近年来iEEG记录的进展揭示了皮质语音表征的快速动态过程。与DD行为缺陷最相关的是，研究发现后部颞上回（pSTG）中编码短语起始处振幅上升的空间映射，以及中部颞上回（mSTG）中编码音素和音节振幅上升的空间映射。这种语音处理的详细脑部空间映射为将DD的听觉处理缺陷与其潜在的神经基础联系起来开辟了新的途径。

事实上，针对DD的非侵入性电生理研究发现，DD 个体对语音和非语音振幅调制的神经反应减弱。一些功能性 MRI 研究还报告了DD个体在多种刺激和感知任务中，左半球颞区的激活模式异常。

基于这些发现，研究者假设语音和非语音处理能力在发育中群体中依赖于颞上回（STG）的神经解剖结构和发育。为验证此假设，该研究在一组被诊断为DD的儿童和一组年龄匹配的典型发育（TD）儿童中，对其声音幅度上声时间辨别能力及在噪音中感知语音的能力进行了行为学评估，同时评估了其认知、阅读和语音能力。此外，还利用解剖 MRI 扫描对相同群体的大脑结构进行了分析，并计算了局部脑回指数（LGI），该指标被认为是区分DD和正常人的最佳皮质几何度量。

根据该团队此前的颅内研究结果，研究者假设振幅调制处理能力与 pSTG 的神经解剖结构相关，而语音-噪音感知能力与 mSTG 相关。此外，还假设了DD个体的语音和非语音处理能力可能是独立的。

研究方法

研究招募了110名7-15岁儿童，其中包括78名阅读障碍儿童，32名正常发育（TD）儿童。所有被试者完成了以下两项听觉任务：

非言语振幅上升时间任务：评估儿童对声音起始强度变化的敏感度；

噪声中的语音辨别任务：评估儿童在背景噪声中辨别语音的能力。

此外，被试接受了磁共振成像扫描，用以分析大脑皮质褶皱的复杂性。研究控制了年龄、性别、操作智力和总体脑容量等变量。

除此之外，所有被试还接受了一系列的神经心理学和学习能力测试，如图1所示。

图1:神经心理学及学习能力测试

另外，研究者采用MRI测量了所有被试儿童的LGI。

研究结果

左侧上颞回是儿童不同听觉处理功能的解剖基础

(1)振幅上升时间（行为学）：DD儿童在振幅上升时间的测试中，相比TD儿童，表现出显著的缺陷。

(2)噪声中语音辨别（行为学）：两组儿童无显著差异，但均在-12 dB信噪比的测试条件下，表现出较大的噪声中语音辨别困难，因此后面的分析也没有纳入该条件下的测试结果数据，仅纳入了-6 dB信噪比的测试结果数据。

(3)振幅上升时间（解剖学）：较好的振幅上升时间辨别能力与左侧后上颞回（pSTG）更大的皮层褶皱相关（r = 0.48，p < 0.01)。

(4)噪声中语音辨别（解剖学）：噪声中语音任务的表现与左侧中前上颞回（mSTG）的LGI相关。除此之外，噪声中语音任务的表现还与左侧岛叶、中央前回（p < 0.01）和右侧后上颞回（p < 0.01）的LGI相关。

图2: 振幅上升时间和噪声中语音辨别行为学与解剖学的关联

振幅上升时间辨别能力、噪声中语音辨别能力与阅读能力、语音能力的关系

研究者通过构建结构方程模型（SEM）进一步分析了振幅上升时间和噪声中语音辨别与阅读和语音能力的联系。分析显示，振幅上升时间辨别能力显著预测阅读能力，尤其是与真词阅读能力和语音意识中的分割能力（segmentation）相关。该能力对阅读的影响部分通过语音意识的中介效应实现。而噪声中语音辨别能力主要与语音意识（音素识别）相关，但对阅读能力的直接影响不显著。这表明噪声中语音感知更多地支持基础的语音加工，而非直接促进阅读。