汉语发展性阅读障碍儿童不同听觉刺激模式下事件相关电位特征分析△

邓柯高 雷湘 张一新 唐淑婷 左彭湘

发展性阅读障碍(development dyslexia,DD)是指儿童在同等生活及教育条件下，智力正常，无明显视、听、神经系统损伤及情绪问题，但阅读能力明显低于同龄儿童的现象[1]。表音文字国家DD发生率为 5%～7.5%[2]，汉语国家DD发生率为 4%～8%[3]，新疆地区DD发生率为5.9%～7.05%[4]。DD是持续终生的，其个体在各年龄段的阅读能力均落后于同龄人，对其学习和发展造成巨大影响。关于DD神经机制的研究将有利于DD儿童的干预和治疗，国外在DD神经机制的研究中形成了两个最具影响力的理论，即语音缺陷理论和感知觉缺陷理论，语音缺陷理论认为DD是因语音表征加工缺陷引起，但有研究表明DD儿童在感知水平上亦可能存在听觉加工缺陷，包括上升时间(rise time)感知缺陷[5,6]、刺激强度(intensity)感知缺陷[7]和持续时间(duration)感知缺陷[8]；而上升时间是构成音节节律的关键声学特性，是言语知觉的一个重要组成部分，与言语能力和音节分解相关。失匹配负波(mismatch negativity,MMN)是听觉分辨能力的重要评价指标，在上述研究基础上，国外学者运用标准刺激、上升时间、刺激强度和持续时间偏差刺激四种声音材料，比较了DD儿童与正常儿童MMN的差异[9]，研究主要集中于表音文字，汉语为表意文字，在神经加工机制方面可能存在不同，同时也受到遗传和语言背景的影响[10,11]。因此，本研究以汉语DD儿童为研究对象，采用被动Oddball范式，记录标准刺激，上升时间、强度、持续时间偏差刺激下事件相关电位(event-related potential,ERP)的MMN、P1-N1c-N2成份，探讨汉语DD儿童缺陷机制，为DD儿童的诊断和治疗提供参考。

1 资料与方法

1.1研究对象及分组 以整群抽取新疆地区3所小学3～5年级学生进行诊断筛查，应用DD诊断量表筛查出DD儿童22例(DD组)，按1∶1.5配对选取33例正常对照儿童为对照组，2例因其脑电数据伪迹过大而被剔除(DD组、对照组各1例)。两组儿童自幼儿园入学以来所有科目均使用汉语授课，均具备准确阅读汉语问卷的能力，均接受韦氏智力测试，均在父母知情同意下进行测试。最终有21例DD儿童(平均10.38 ±0.49岁，男13例，女8例)和32例对照组儿童(平均10.43±0.53岁，男19例，女13例)参加了本研究，两组间年龄差异无统计学意义(t=-0.281，P=0.780)，性别差异无统计学意义(χ2=0.034，P=0.854)，DD组(91.31±3.87分)和对照组(89.61±3.96分)智力得分均大于70分，且两组差异无统计学意义(χ2=1.558，P=0.125)。

DD组儿童纳入标准：①《学习困难筛查量表》PRS教师用表[12]总分低于 60 分； ②《汉语阅读能力测验》成绩低于标准分 2 个标准差[13]；③采用龚耀先修订的《中国-韦氏智力量表》进行智力测验[14]，智商均在 70 以上； ④无视听觉障碍及器质性脑病；⑤均为右利手，均无神经精神疾患和慢性病。正常对照组匹配条件：在入选DD儿童组所在年级，以性别、年龄(±3 个月)、智力得分(±10)及父母文化水平与DD组匹配为标准。纳入的儿童均为右利手，均无神经精神疾患和慢性病。

1.2ERP测试刺激声设置和程序 采用被动Oddball范式，Praat软件编辑声音，纯音(上升时间15 ms，持续时间200 ms，下降时间15 ms，强度75 dB)作为标准刺激(P=0.85)；标准刺激呈现后，随机呈现三种偏差刺激，各偏差刺激概率均为0.05；每种偏差刺激收集180个trials，标准刺激在内共3 600个trials。声音材料频率均为500 Hz，三种偏差刺激参数见表1[9,15]，刺激间隔(ISI)为500 ms，以E-prime呈现；通过耳机双耳给声，为排除注意的影响，嘱受试者认真观看无声电影。

1.3脑电记录 采用澳大利亚Neuroscan公司生产的32导脑电采集系统(放大器为SynAmps2)记录脑电图(EEG)信号，电极阻抗保持在5 kΩ以下，采样率1 000 Hz，在线带通滤波0.1～200 Hz，活动电极分别放置于左、右外眼角处及左眼上、下，分别记录水平眼电和垂直眼电。离线参考为平均参考,带通滤波0.1～20 Hz,分段为声音刺激前100 ms到目标刺激呈现后600 ms；基线校正：刺激前100 ms。删除波幅变化超过±120 μV的结果,每个条件trials数不少于100。用记录到的偏差刺激所诱发的波形减去标准刺激诱发的波形，获得的新波形中，潜伏期位于100～300 ms的最大负波即为MMN，MMN波潜伏期为刺激开始到MMN最大波峰幅值点横轴的直线距离，波幅为零电位基线到MMN 波峰电位的幅度。

表1 标准刺激与偏差刺激参数设置

1.4统计学方法 采用Matlab、eeglab和fieldtrip进行数据处理，SPSS 23.0进行统计分析。MMN潜伏期及波幅统计分析采用独立样本t检验。据参考文献[9]，选择FCz电极124～180 ms时窗内的波形P1，232～180 ms时窗内的N2波形，以及A1、A2、FT7和FT8电极160～216 ms时窗内波形N1c和N2记录各波潜伏期、波幅，比较阅读障碍组和对照组的差异。FCz、A1和A2、FT7 和FT8电极记录的波形潜伏期波幅均进行2(组别：阅读障碍组，对照组)×2[刺激类型：标准刺激，偏差刺激(上升时间偏差刺激、刺激强度偏差刺激或持续时间偏差刺激中的一种偏差刺激)]二因素重复测量方差分析；主效应及交互作用显著的前提下，进一步进行简单效应分析。

2 结果

2.1MMN引出结果 上升时间偏差、刺激强度偏差和持续时间偏差下均引出了明显的MMN成分，典型波形见图1；A1、A2、FT7、FT8和FCz电极点MMN的波幅、潜伏期见表2，DD组FCz上升时间偏差刺激(P=0.026<0.05)和持续时间偏差刺激下(P=0.037<0.05)波幅均小于对照组，其余电极点两组间差异均无统计学意义(P>0.05)。

2.2P1-N1c-N2成分 A1 、A2和FCz电极记录的P1-N1c-N2成分波形图见图2，DD组和对照组P1-NIc-N2潜伏期和波幅见表3，交互作用显著的情况下，做简单效应分析，结果显示：①以FCz电极P1潜伏期为因变量进行分析，DD组不同刺激模式下潜伏期差异有统计学意义[F(1,51)= 6.98，P=0.011,ηp2=0.120],上升时间偏差刺激下的潜伏期(P=0.011<0.05)较标准刺激延迟，而对照组差异不显著。②FCz电极N2波幅分析：DD组不同刺激模式下N2波幅差异有统计学意义[F(1,51)=10.80，P=0.002,ηp2=0.175],上升时间偏差刺激波幅小于标准刺激(P=0.002<0.01)，而对照组差异不显著；DD组持续时间偏差刺激下N2波幅小于标准刺激(P<0.001)，F(1,51)=16.15，P<0.001,ηp2=0.241，而对照组差异不显著。③在A1、A2、FT7、FT8电极记录的N1c成分的重复测量方差分析中，DD组FT7、FT8电极N1c波幅差异有统计学意义[F(1,51)=7.31，P=0.009,ηp2=0.125],持续时间偏差刺激N1c波幅小于标准刺激(P=0.009<0.05)，而对照组差异不显著，其余交互作用不显著。

表2 DD组和对照组间各电极点不同刺激模式下MMN潜伏期和波幅比较

注： * 与对照组比较，P<0.05

3 讨论

Stefanics等[9]的研究显示，只在持续时间偏差刺激下可引出MMN，而本研究DD组和正常对照组对象上升时间偏差刺激、刺激强度偏差刺激和持续时间偏差刺激下均引出了MMN，这可能与研究对象语言及基因背景的差异有关，汉语属于透明度较低的表意文字，而英语属于高度透明的表音文字；另外，遗传起源也存在差异，本研究对象属于亚洲和欧洲混合遗传起源，具有东西方结合的人体测量特征[16]，而Stefanics等[9]研究对象遗传背景为欧洲起源。从文中结果看，DD组与对照组相比，上升时间和持续时间偏差刺激模式下引出的MMN均存在差异，而刺激强度偏差刺激模式下引出的MMN无显著差异，与之前DD儿童上升时间偏差刺激模式下引出的MMN结果[17,18]一致，表明汉语DD儿童对上升时间和持续时间的感知可能存在缺陷，而对刺激强度的感知可能不是导致新疆地区汉语儿童阅读障碍的原因，也就是说本组DD儿童的听觉分辨能力可能较正常儿童低；但此结果还有待进一步的研究加以佐证。

图1 DD组和对照组MMN波形

图2 DD组和对照组A1、A2及FCz电级记录的P1-N1c-N2成分波形图

表3 DD组和对照组间各电极点P1-NIc-N2成分在不同刺激模式下的潜伏期和波幅比较

前中央区P1、N2和前颞区N1c是评价儿童听觉ERP的主要特征成分[19～21]，是反映感知过程的重要指标[22,23]，故本研究选取前中央区FCz(P1、N2)、前颞区FT7和FT8、两侧乳突电极点A1和A2四个电极点N1c成分的潜伏期和波幅进行分析，结果表明，DD组中上升时间偏差刺激与标准刺激相比，FCz电极P1潜伏期延迟，N2波幅降低，而对照组中无显著差异；在对A1、A2电极点记录的波形的分析中，上升时间偏差刺激与标准刺激比较，DD组N2平均波幅降低，而对照组无显著差异，进一步说明DD儿童可能存在上升时间感知障碍；在FCz点的分析中，持续时间偏差刺激与标准刺激相比较，DD组N2波幅降低，这可能提示DD儿童亦存在持续时间感知障碍。值得注意的是，前颞区FT7和FT8电极点N1c波幅存在差异，DD组持续时间偏差刺激下N1c波幅小于标准刺激模式，而对照组中无差异，说明DD儿童对持续时间的感知存在缺陷。

综上所述，本研究采取的FCz 、A1、A2、FT7和FT8电极点记录MMN、P1-N1c-N2成分可为汉语DD儿童的诊断提供参考；在听觉水平上，DD儿童对声音上升时间和持续时间偏差刺激的探测能力较正常对照组差，DD儿童可能存在听觉感知障碍。