汉语发展性阅读障碍儿童的视觉大细胞-背侧通路功能 *

季雨竹 张逸玮 毕鸿燕

(1 脑科学与学习困难研究中心，中国科学院行为科学重点实验室，中国科学院心理研究所，北京 100101)(2 中国科学院大学心理系，北京 100049) (3 山东大学法学院，青岛 266237)

1 引言

在当今信息时代，阅读已成为人们获取知识的重要途径，也是个体发展不可或缺的能力之一。然而有一些个体的阅读能力却低于同年龄应有的发展水平，即表现为发展性阅读障碍（developmental dyslexia, DD）。这是一种在获得阅读技能方面的特殊困难，这种困难并不能单纯地归因于智力水平、视敏度问题以及教育缺失（World Health Organization, 2011）。研究（Anthony & Lonigan,2004）表明，阅读障碍可以给个体带来广泛的负面影响，经历阅读失败的儿童常伴随行为、社会、学业和心理上的问题。因此深入探究阅读障碍的缺陷本质具有十分重要的理论意义与应用价值。

关于发展性阅读障碍的成因，目前拼音文字的研究较一致地认为DD存在语音表征、存储和提取缺陷，这一缺陷影响了形音转换过程，最终导致其阅读能力受损（Ramus, 2003; Snowling, 2001）。但有研究指出，语音缺陷只是阅读障碍的一种表现，其背后有更基础的一般感知觉缺陷，包括快速听觉加工缺陷（Goswami, 2011; Tallal, 2004），视觉大细胞-背侧通路缺陷（Stein, 2001, 2014; Stein& Walsh, 1997），和小脑缺陷（Nicolson & Fawcett,2007; Nicolson, Fawcett, & Dean, 2001）等等。大量认知神经科学研究显示，阅读障碍个体表现出的低水平视觉加工问题似乎都源于视觉大细胞-背侧通路的异常（e.g. Boets, Vandermosten, Cornelissen,Wouters, & Ghesquière, 2011; Gori, Cecchini, Bigoni,Molteni, & Facoetti, 2014; Stein, 2001）。而对阅读障碍者死后的脑解剖也发现，其外侧膝状体的大细胞层排列混乱，且比正常阅读者小20%多（Galaburda& Livingstone, 1993; Livingstone, Rosen, Drislane, &Galaburda, 1991），直接支持了阅读障碍的视觉大细胞通路缺陷理论。

汉语是一种语标文字，与拼音文字不同，汉字具有复杂的字形结构，且缺乏明确的形音对应规则。因而在汉语阅读中，对视觉文字的加工可能比对听觉语音信息的加工具有更重要的作用。尽管一些研究似乎发现汉语DD儿童的缺陷表现与拼音文字的研究结果有所区别（e.g. 田梦雨, 张熙,张逸玮, 毕鸿燕, 2016; Shu, McBride-Chang, Wu, &Liu, 2006; Yang, Yang, Chen, Zhang, & Bi, 2016; Yang& Bi, 2011; Yang, Bi, Long, & Tao, 2013），但是汉语阅读障碍儿童同样表现出了视觉大细胞-背侧通路功能的异常（e.g. 肖茜, 张逸玮, 赵婧, 毕鸿燕,2014; Meng, Cheng-Lai, Zeng, Stein, & Zhou, 2011;Qian & Bi, 2014; Zhao, Qian, Bi, & Coltheart, 2014），体现了跨语言的一致性。本文将着重梳理近些年汉语发展性阅读障碍儿童视觉大细胞-背侧通路功能的相关研究，分别从视觉传导通路、视觉大细胞-背侧通路与汉语阅读的关系、汉语阅读障碍儿童的视觉大细胞-背侧通路缺陷、视觉大细胞-背侧通路对汉语阅读的作用机制这几个方面进行综述。

2 视觉传导通路

大细胞通路是人类皮下视觉系统并行的两条通路之一，另一条是小细胞通路。视觉系统的大、小细胞通路分别起源于视网膜上的大细胞和小细胞，由这两类细胞接收的信息分别投射到外侧膝状体的大细胞层和小细胞层，之后分别投射到初级视皮层（V1区）的不同层面（Livingstone &Hubel, 1988）。其中视觉大细胞通路对高时间频率、低空间频率、低对比度的信息更为敏感，而小细胞通路则主要对低时间频率、高空间频率、高对比度的视觉信息更为敏感（Kaplan & Shapley,1986; Kaplan, 2003; McLean, Stuart, Coltheart, &Castles, 2011）。相应地，在大脑皮层上也存在两条视觉传导通路，即背侧通路和腹侧通路。背侧通路将初级视皮层的信息经视觉运动区（MT+/V5区）传导至大脑后顶叶皮层（posterior parietal cortex, PPC），这条通路主要负责视觉运动信息加工、空间定位以及视觉引导的动作如扫视等（Bisley, 2004; Goodale & Milner, 1992）。而腹侧通路则将信息传导至梭状回，外侧枕叶，颞下皮层等区域，这条通路主要负责物体识别和颜色加工等（Bar et al., 2006; Kaplan, 2008）。有研究者认为背侧通路和腹侧通路是大细胞通路和小细胞通路的延伸（Livingstone & Hubel, 1988）。背侧通路主要接收来自来自大细胞通路的信息，因而研究者们通常倾向于把大细胞-背侧（magnocellular–dorsal,MD）通路作为一个整体来考虑（Boden & Giaschi,2007）。越来越多的研究表明，MD通路在阅读过程中起着非常重要的作用（Gori, Seitz, Ronconi,Franceschini, & Facoetti, 2016; Hood & Conlon,2004），其功能与语音意识、正字法意识、快速命名等阅读技能存在相关（Hulslander et al., 2004;Levy, Walsh, & Lavidor, 2010; Talcott et al., 2002）。

3 视觉大细胞-背侧通路与汉语阅读的关系

与拼音文字的研究结果类似，视觉大细胞-背侧通路功能与汉语阅读存在紧密关系。在行为层面，Chung等（2008）发现被试在快速视觉序列判断任务中的成绩与汉字阅读、语音意识、快速命名能力相关，说明视觉大细胞通路的高时间分辨特性与汉字语音加工、阅读速度有关。Liu, Chen和Chung（2015）则采用视觉搜索任务考察与PPC有关的空间注意功能和阅读的关系，结果发现香港小学生在该任务上的成绩能够预测其单字阅读水平和阅读理解能力。最近一项研究发现在汉语熟练阅读者中，视觉大细胞-背侧通路功能与正字法加工能力有关，而在汉语儿童中，该通路的功能则与语音加工能力有关（Zhao, Bi, & Coltheart,2017）。在神经层面，一项基于汉语成熟阅读者的fMRI研究发现，在完成一致性运动任务（探查大细胞-背侧通路功能的常用范式之一）时被试的双侧MT+区与右侧PPC被激活，并且这两个区域的激活强度均与快速命名速度存在正相关。左侧MT+区的激活强度还与阅读流畅性、阅读准确性有关，而右侧PPC的激活强度则与正字法意识有关，表明MD通路能够调节阅读时的视觉加工速度，且与正字法意识高度相关（Qian, Deng, Zhao,& Bi, 2015）。另一项研究采用静息态fMRI技术，发现右侧PPC和左侧MT+区的低频振幅（ALFF）值与快速命名成绩显著相关，右侧PPC的ALFF值还与正字法意识相关。静息态功能连接分析的结果显示，左侧MT+区与阅读相关脑区（如左侧梭状回、双侧枕中回）的静息态功能连接强度和快速命名速度相关，右侧PPC与左侧枕中回的静息态功能连接强度和正字法意识相关。结果表明，视觉大细胞-背侧通路的自发活动及其与阅读有关脑区的功能连接和汉语阅读技能高度相关（Qian,Bi, Wang, Zhang, & Bi, 2016），进一步证实了MD通路功能与阅读之间的关系。

4 汉语发展性阅读障碍儿童的视觉大细胞-背侧通路缺陷

研究者从行为和神经层面均发现了汉语阅读障碍儿童存在视觉大细胞-背侧通路缺陷。在行为层面，Meng等（2011）发现在一致性运动任务中汉语DD儿童的表现差于同年龄正常儿童，并且一致性运动敏感性与汉字正字法相似性的判断速度、图片命名准确性、语音意识等阅读技能相关。同样采用一致性运动范式，Qian和Bi（2014）也发现汉语DD的一致性运动敏感性差于同年龄对照组，且与正字法意识显著相关。这两项研究均表明汉语DD儿童存在MD通路缺陷，并且这种缺陷会影响其正字法意识等阅读相关技能。肖茜等人（2014）采用轮廓幻影范式，发现在大细胞通路敏感的黑白点阵条件下汉语DD的视觉快速加工能力差于同年龄对照组以及同阅读水平对照组，且与阅读流畅性和语音意识均相关，而在小细胞通路敏感的彩色点阵条件下两组无显著性差异。这一结果不仅反映了汉语DD儿童存在视觉MD通路缺陷，而且还说明了这种缺陷并非是由阅读能力低下导致的。Wang等（2014）采用纹理辨别范式也发现，汉语DD儿童的时间辨别阈限显著高于同年龄对照组。还有研究采用视觉搜索任务，发现在反映空间注意的联合搜索任务中，汉语DD儿童的搜索效率显著低于同年龄对照组儿童（Tian & Bi,in preparation）。一项干预研究发现，汉语阅读障碍儿童在接受了一连5周、每周2次的基于大细胞通路功能的视觉运动训练后，其视觉大细胞通路功能和语音意识均提升至同年龄正常水平，而未接受训练的阅读障碍儿童则无显著变化（Qian &Bi, 2015）。该研究初步揭示了视觉大细胞通路缺陷与阅读障碍间的因果关系。

在神经层面，Wang, Bi, Gao和Wydell（2010）采用ERP技术，要求被试判断光栅的运动方向，结果发现在大细胞通路敏感的低空间频率条件下，汉语阅读障碍儿童的视觉失匹配负波的波幅显著小于同年龄对照组和同阅读水平对照组儿童，同样支持了汉语DD儿童存在MD通路缺陷。但是这一研究仅操控了光栅的空间频率，没有区分时间频率。近期一项区分了光栅空间频率与时间频率的研究发现，汉语DD儿童在MD通路敏感的高时间频率和低空间频率条件下的P1波幅均显著低于同年龄对照组儿童，且在高时间频率条件下P1波幅与语音意识、阅读流畅性相关，而在低空间频率条件下P1波幅则与阅读准确性相关（Meng,Zhao, & Bi, in preparation）。此外，还有研究探查了汉语阅读障碍儿童背侧通路上后顶叶皮层的功能和结构。研究发现，在比较汉字大小的知觉任务中，汉语DD儿童的左侧顶内沟激活下降（Siok,Spinks, Jin, & Tan, 2009）。在静息状态下，汉语DD儿童的左侧顶内沟与左侧梭状回中部、左侧额中回的连接减弱，并且左侧顶内沟和左侧梭状回的连接强度与儿童的阅读流畅性显著相关（Zhou,Xia, Bi, & Shu, 2015）。脑结构网络的研究也发现，汉语DD儿童顶叶的网络重要节点减少（Qi et al., 2016）。这些研究都表明汉语DD儿童的顶叶存在功能和结构上的损伤。

5 视觉大细胞-背侧通路对汉语阅读的作用机制

拼音文字的研究认为，视觉大细胞-背侧通路可能是通过视觉空间注意来影响语音加工，进而影响阅读的（Facoetti, Corradi, Ruffino, Gori, & Zorzi, 2010;Stein & Walsh, 1997; Valdois, Bosse, & Tainturier,2004; Vidyasagar & Pammer, 2010）。在阅读习得的过程中，个体需要逐个字母进行语音解码，这就需要视觉空间注意在文字间进行快速流畅的扫描，以决定当前要加工的文字内容。而由于视觉大细胞具有感受野大且传导速度快的特点，该系统提供了最初的低空间频率信号，并通过背侧通路快速地传达到顶叶，继而通过空间注意对腹侧通路自上而下的调控，作用于当前要加工的信息（Stein & Walsh, 1997; Vidyasagar, 2005）。如果视觉大细胞信息输入不足，就会引起顶叶功能受损，进而影响个体的视觉空间注意功能，导致逐字母的语音解码过程受损，最终影响阅读的习得。已有拼音文字的研究的确发现了阅读障碍存在视觉空间注意缺陷，并且这种缺陷与其语音加工异常联系紧密（Facoetti et al., 2006; Ruffino, Gori,Boccardi, Molteni, & Facoetti, 2014）。然而，汉语不同于拼音文字，没有明确的形音对应规则，在加工字词时并不需要逐个字母地进行语音解码。并且以往研究也发现MD通路功能似乎与汉字正字法意识的关系更为密切，而非语音意识（Qian &Bi, 2014; Qian et al., 2015, 2016），因此大细胞通路对汉语阅读的作用机制可能与拼音文字不同。有研究发现低空间频率信号或高时间频率信号能够促进视觉刺激的整体加工（Bar et al., 2006; Bar,2004），于是有研究者认为大细胞通路可以促进单词字形的整体加工（Allen, Smith, Lien, Kaut, &Canfield, 2009）。赵婧、毕鸿燕和钱怡（2013）首先在汉语成熟阅读者身上考察了这一机制，研究通过调控汉字材料的空间频率和时间频率区分出大细胞通路敏感刺激和正常视觉刺激两种条件，并采用整体/部件字形判断任务来比较在不同视觉条件下，被试加工汉字整体和部件信息的特点。结果发现，在大细胞条件下，被试对整字的判断要显著快于对部件的判断，即表现出整体优先效应，而在正常视觉条件下，整体和部件判断的反应时无显著差异；同时，在大细胞条件下，被试进行部件判断的错误率显著高于整体判断，在正常视觉条件下两者差异不显著。结果表明视觉大细胞通路促进了汉字整体信息的加工。随后，研究者又采用相似的研究方法对阅读障碍儿童进行了考察。研究（Zhao et al., 2014）严格区分了有无大细胞通路缺陷的汉语阅读障碍儿童，结果发现，无大细胞通路缺陷的阅读障碍儿童和正常儿童一样，在大细胞条件下均表现出了汉字识别的整体优先效应，而存在视觉大细胞通路缺陷的汉语DD儿童却没有表现出这种促进作用，表明视觉大细胞通路缺陷可能通过影响汉语DD儿童的汉字整体识别来作用其阅读的。

6 展望

综上可以看出，视觉大细胞-背侧通路和阅读有关，而且，阅读障碍儿童存在大细胞-背侧通路功能缺陷。那么，在未来的研究中，应该重视下面几个研究方向：（1）视觉大细胞通路功能到底怎样影响阅读。虽然我们已经发现汉语阅读障碍儿童的MD通路功能存在缺陷，但是，这种缺陷在儿童正常的阅读中是如何发挥作用并影响其阅读的呢？（2）从训练角度探讨视觉大细胞通路功能与阅读障碍的因果关系；（3）探查视觉大细胞通路功能在阅读障碍早期诊断中的作用，提高对发展性阅读障碍儿童的早期识别能力。