汉语发展性阅读障碍的病因学基础及早期预测研究

Developmental dyslexia is accepted as a neurobiological deficit with genetic risk, but we still have little knowledge about the causal relationship of genetic variation, brain abnormality and reading impairment. Combining behavioral measures, MRI, fNIRS, ERP technology and genetic approach, through comparison among dyslexic children, age-matched and reading-matched controls, and also through a 3 year longitudinal study from kindergarten to third grade, the present project aims (1) to investigate the brain gray and white matter abnormalities in dorsal and ventral pathways, how do they correlate with cognitive deficits and etiologies in Chinese dyslexia; (2) to investigate the correlations or causal relations among dyslexia susceptibility genes, brain intermediate phenotype and reading abilities; (3) to explore the possible neuromarkers in kindergarteners which can identify children’s reading failure in school. Theoretically, the research results will be of importance in understanding the question that dyslexia is caused by neurobiological deficits or lack of reading experience, and in setting up the causal relations among genes, brain structure and reading behavior. The results may be also beneficial to create a valuable clinical tool for prediction, so that providing the scientific foundation for diagnosis, prediction and intervention of dyslexic children in Chinese.

阅读障碍具有高度遗传性，但目前仍不清楚基因变异、脑结构异常与阅读缺陷之间的因果关系、以及是否存在稳定的阅读障碍早期预测指标。本课题将结合认知测验、核磁共振成像、脑电、近红外成像，以及分子遗传学等多种研究手段，一方面通过阅读障碍组、正常年龄控制组、阅读水平控制组儿童的比较研究，另一方面通过一个学前到小学三年级的追踪研究，（1）深入分析阅读障碍背侧和腹侧通路灰质和白质结构异常及其与认知缺陷的关系，揭示阅读障碍的病因学基础；（2）揭示汉语发展性阅读障碍的易感基因、脑结构、及其与阅读行为之间的相关或因果关系；（3）探索能够显著预测阅读行为发展和阅读障碍的早期神经生物学指标。研究结果将有助于从理论上回答阅读障碍是源于神经生物学缺陷还是阅读经验缺乏的科学问题。并对建立阅读障碍易感基因、阅读相关神经内表型与阅读行为之间关系的模型、建立临床有效的早期测量工具有重要理论和应用前景。

本项目综合利用认知行为测验、多模态磁共振成像、事件相关电位、近红外成像、分子遗传学等技术，结合横断和纵向研究设计，对汉语阅读障碍相关认知神经损伤、遗传和环境的作用、阅读障碍的早期预测等亟待回答的科学问题进行了考察。重要研究结果概述如下：.阅读的神经机制方面，多模态磁共振研究揭示了腹侧形-义、背侧形-音以及背侧视觉注意通路的重要作用；上述通路均包含视觉词形区，提示其在阅读中具有多功能性；不同通路的局部属性和连接特征与阅读的特定认知成分密切相关。.汉语阅读障碍神经损伤及病因基础方面，障碍儿童在背、腹侧通路的白质属性、脑区激活、脑沟形态、功能连接等方面存在异常，并与特定的认知技能（语音意识、语素意识）损伤有关；这些神经损伤可归类为障碍相关或发展相关异常；障碍儿童在任务态下语音和字形加工脑区的异常模式具有跨语言一致性。.基因、环境、脑与汉语阅读发展的关系方面，基因ROBO1通过胼胝体对阅读表现产生影响；全基因组关联分析揭示出大量未报告的阅读障碍关联位点；基因水平的分析表明小脑和颞下皮层可能是特异性语言损伤和阅读障碍的共患基础；风险分数的研究表明教育成就相关的遗传基础在阅读发展的各个阶段均对阅读相关认知技能产生影响；家庭环境的不同方面则通过作用于不同的认知技能和相应神经基础影响未来的阅读表现。.阅读障碍的早期行为及神经生物预测指标方面，语音意识、语素意识、快速命名能够相对独立地预测儿童的阅读表现；早期词汇发展与阅读相关的弓状束关系密切；学前儿童语音加工过程中的脑电指标及初学阅读阶段加工文字时的脑区激活能够预测其未来的阅读表现；机器学习研究表明可以利用脑结构特征构建预测阅读不同成分的模型。.综上所述，本项目在揭示汉语阅读障碍病因相关损伤、遗传和环境的作用及早期预测等方面取得了重要进展。所获证据支持基因和环境通过在发展中作用于阅读相关认知技能及脑基础影响阅读的观点。同时，预测研究具有临床和教育实践意义。