讀寫障礙與視覺功能的研究進展讀寫障礙與視覺功能的研究進展


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  作者:沈燁宇 侯立杰 呂帆 作者單位:(325027)中國浙江省溫州市,溫州醫學院眼視光學院

  【摘要】   一百多年來對于閱讀障礙的病因及發病機制,不同學者意見不一。目前,大多數學者認為:閱讀障礙是由于人類早期對于視覺及語音信息的認知和加工能力的發育障礙所致,即以下兩種神經行為學假說:語音加工缺陷假說;基本感知覺加工缺陷假說。同時患者還伴隨一定程度的神經結構功能異常,主要表現在視覺大細胞系統上。本文就目前閱讀障礙在視覺功能方面的研究進展做一綜述。

  【關鍵詞】 閱讀障礙 視覺功能 兒童

  The advancement of researches on dyslexia and vision function

  Ye-Yu Shen, Li-Jie Hou, Fan Lü

  School of Ophthalmology & Optometry, Wenzhou Medical College, Wenzhou 325027, Zhejiang Province, China

  Abstract During the past 100 years, different researchers have diverse views in the etiology and pathogenesis of dyslexia. Now some researchers think dyslexia is due to the early developmental obstacles of the cognitive and processing capacity of voice and visual information. There are two important neuroethological hypothesis, the Impairment of Vocie procession and the Impairment of Foundmental Perceptive procession. Simultaneously, the patients were accompanied by a certain degree of abnormal structure and functions of nervous system, as demonstrated by magnocellular system in the visual pathway. The present paper reviews on the research progress of dyslexia and vision function.

  · KEYWORDS: dyslexia; vision function; children

  0引言

  閱讀障礙(Dyslexia)是一種較常見的表現為閱讀、書寫等能力缺陷的神經綜合征。分為獲得性閱讀障礙和發展性閱讀障礙,前者是指后天腦損傷(如腦外傷、腦腫瘤等)造成的閱讀障礙;后者則是擁有正常智力、情感,以及相應的教育及社會文化機會,但在閱讀方面出現的特殊學習困難狀態,可能是發育早期獲得認知技能的正常方式受損,這種損害不是單純缺乏學習機會和智力發育遲緩所造成的[1]。近10a來,西方國家關于閱讀障礙的病因及機制的研究取得了較大進展,主要集中在家族遺傳,神經結構功能異常,視覺及語音認知缺陷,脂肪酸代謝異常4個方面?,F狀主要針對發展性閱讀障礙(下文簡稱“閱讀障礙”)在視覺功能及視覺神經結構上的異常等方面的研究進展做一綜述。

  1閱讀障礙的定義及其神經行為學假說

  對閱讀障礙的研究已有一百多年歷史,目前病因尚不清楚,有學者認為它是屬于神經學中的一項綜合癥[2],也有人認為閱讀障礙是一種認知-神經缺陷,具有很強的遺傳成分[3]。根據世界衛生組織(WHO)制定的國際疾病分類診斷第10版(ICI-10)的精神與行為障礙分類,將閱讀障礙列為特殊學習技能發育障礙(Specific academic skill developmental disorder) 項下,其定義為:“從發育的早期階段起,兒童獲得學習技能的正常方式受損,這種損害不是單純缺乏學習機會、智力發展遲緩、后天腦外傷或疾病的結果,障礙源于認識處理過程的異常。在很大程度上是以大腦發育過程中生物功能異常為基礎”[4]。由此指出,閱讀障礙患者智力正常,但是閱讀水平明顯落后于同年齡人。一些縱向研究,無論是前瞻性的,還是回顧性的,都暗示閱讀障礙是一種長期持續存在的狀態,而不是短暫的發育性延緩。隨著時間的推移,閱讀障礙讀者和正常讀者閱讀能力的差異相對保持穩定[5]。對閱讀障礙的成因一直存在著兩種大的理論傾向,一種是強調閱讀障礙的語言特異性,其典型代表就是語音加工缺陷假說。這個假設認為兒童閱讀障礙的根源在于他們語音信息加工的缺陷和字母音素轉換能力的缺陷。另一種強調非語言的基本感知覺加工缺陷,認為閱讀障礙是由更深層、更基本的視覺與聽覺障礙所造成的,非語言的聽覺和視覺能力損傷以及發展不完善導致了閱讀障礙的產生[2]。閱讀時需同時完成兩項任務,其一是對文字的視覺符號進行語音和語義解碼;其二是獲得所讀內容的意義。研究表明詞匯到達至少有兩條途徑或中介表征,一條是從詞形直接到達詞義,稱為直接通路或視覺表征;另一條是詞形激活語音代碼后再到達詞義,即單詞先轉化為語音編碼后才能到達詞義,稱為語音轉錄和語音表征[6]。閱讀障礙可發生在上述任何環節。研究人員從閱讀模型和心理機制入手來解釋閱讀障礙,認為閱讀障礙主要是識字缺陷,而解釋識字缺陷的模式與閱讀的兩條通路相適應,也可大致分為兩類:言語功能缺陷和視覺功能缺陷。這與臨床工作者把閱讀障礙的原因粗略地歸結為聽覺-言語缺陷和視覺-空間缺陷相一致[7]。

  2閱讀障礙的臨床表現

  國外拼音文字閱讀障礙的臨床特點為:患兒沒有智力發展遲滯,但到了應學會閱讀的年齡不會閱讀,主要是認讀、拼讀準確性差或理解困難,表現為字母、單詞分辨、讀音準確性差,再認困難,拼讀、拼寫錯誤,朗讀不流暢,閱讀速度慢,聽寫成績差,經常把b看成d,把p寫成q,讀后不能理解,不能回憶所讀內容。短語、音節劃分不準確、重讀同一行或跳行等。漢語兒童閱讀障礙的臨床表現大致相似,但因漢字為單音節象形文字而表現出不同特點,主要為形-音、形-義解碼識別的準確性、速度障礙和/或詞句閱讀理解困難。此外,凡是需要閱讀技能參與的日常生活和作業均明顯受累?;颊咄ǔ1憩F為:朗讀時增字或減字,文字跳動,朗讀時不按字閱讀,而是隨意按照自己的想法閱讀。逐字閱讀或以手指協助,學習拼音困難,錯別字連篇,寫字經常多一劃或少一筆,經常顛倒字的偏旁部首。認字與記字困難重重,剛學過的字就忘記,容易搞混形近的字,如把“見”與“貝”弄混??陬^述說表現良好,但寫作文內容過于簡單枯燥,經常搞混音近的字[6]。

  3與閱讀相關的視覺功能

  視覺功能(包括雙眼視功能)與閱讀的關聯性一直受到視覺研究者和教育工作者的關注。其中眼球運動是視覺過程的直接反映,并且直接反映了注意、預期、記憶、推理、閱讀等多種認知活動。在閱讀時候,眼睛不是平滑連續地運動,而是跳動的,表現為3種基本的眼球運動:即掃視運動(saccade)、注視運動(fixation)以及往返運動(regression)。掃視運動是指急速的眼位轉動,使視線快速跟蹤或搜索目標。速度約為500°/s,其約占10%閱讀時間,每次掃視幅度約8~9字距,即2°視角。掃視幅度與所需時間成正比,2°需25~30ms,5°需35~40ms。在眼球運動時視覺輸入的敏感性會下降,稱為掃視抑制(saccadic suppression)[8,9]。注視運動又稱注視時間(fixation duration),指第一次注視一個詞到眼跳到下一個詞之前對該詞所有注視時間的總和。它反映了詞匯接通的時間,平常閱讀者需200~250ms。閱讀時,人們對內容詞的注視時間(85%)比功能詞(15%)要多,注視時間還受到詞的長度、詞頻以及詞的可預測性影響。在閱讀一篇文章時注視點的數量叫做注視次數,單位時間內的注視次數稱為注視頻率。往返運動是指眼睛又退回到剛才注視過的內容上。一般認為往返運動是因為理解文章時出現困難,句子中出現“前后照應”或歧義,因此往返運動有助于對文章理解進行深層次的加工,其占熟練閱讀者閱讀時間的10%~20%,其實往返運動也是一種掃視運動[8,9]。同一讀者和不同讀者間在閱讀時的眼運動有很大的差異,掃視運動可從2至18字距,注視時間可從100~500ms不等[8,9]。

  4閱讀障礙在視覺功能方面的表現

  雖然眼運動缺陷與閱讀有明顯的相關性,但是目前尚無詳細深入的研究?,F有兩種基本觀點:(1)眼運動障礙可導致閱讀能力低下。研究發現不熟練閱讀者比正常閱讀者的注視時間和往返時間要長;(2)閱讀障礙和語音能力不足者,也會出現隨機的不熟練的眼運動??梢婇喿x障礙本身也會導致不協調的眼運動[10-12]。在某些病例中,注視和掃視能力可能是影響兒童快速而舒適閱讀并理解之能力的主要因素;而在另一些病例中,眼運動功能不足可能是閱讀能力低下的反映。此外,另一重要因素是在閱讀時眼運動與更高級的認知過程(包括注意力、記憶和應用視覺信息及加工)有著相互影響。治療眼運動障礙可改進注意力的集中,而閱讀障礙患者的眼球運動異常包括掃視幅度縮短,注視穩定性下降,往返運動異常(一行多次重讀)等[13-15]。

  在閱讀任務中,相對于正常兒童,閱讀障礙兒童的掃視幅度更小;每行注視次數更多,注視時間更長, 每個單詞的注視時間是正常兒童的2倍;往返運動更頻繁,往返幅度也小于正常組。正常兒童對功能詞(介詞、冠詞)的忽略數明顯多于閱讀障礙兒童。線性擬合分析顯示,單詞每增加2個字母,閱讀障礙兒童的注視次數就會增加1 次,而正常兒童則為每增加5個字母才會增加1次。該研究提示,閱讀障礙的眼動變化并非眼球運動異常所致,而是本質上對于語言材料的視覺處理缺陷所致[16]。Maria 等[17]研究顯示, ①注視次數:正常閱讀組讀短的單詞和假詞(按照讀音規則隨機組成的非單詞)的次數相同,讀長的假詞的次數增加;而閱讀障礙組的注視次數不僅存在長度效應(隨單詞和假詞的長度增加而增多),而且在讀短的假詞時注視次數顯著地多于讀短的單詞的注視次數;②注視時間:閱讀障礙組對假詞的注視時間顯著長于正常組。③掃視運動幅度:正常組讀短的單詞和假詞的掃視幅度相同,讀長的單詞的掃視幅度大于長的假詞和短的單詞的掃視幅度;而閱讀障礙組不論單詞或假詞的長短,掃視幅度小而恒定;④往返運動:兩組兒童的往返運動模式同掃視模式,但次數較少。此外,閱讀障礙組對每個單詞的往返運動多于正常組,對假詞的往返運動多于對單詞的往返運動,對長單詞刺激的往返運動多于對短單詞刺激的往返運動;Trauzettel-Klosinski等[18]研究發現,閱讀障礙兒童的文章閱讀速度明顯比對照組緩慢,但圖片命名速度與正常組間有重疊;閱讀障礙兒童圖片命名時對每行和每個圖片的往返運動增多。圖片命名速度與文章閱讀速度的不相關提示圖片和文章是以不同的,相互獨立的路徑進行處理的,圖片命名是通過激活視覺整體分析機制來進行的,閱讀障礙兒童可能在視覺圖像的整體分析上存在缺陷,對視覺詞匯解碼困難。這支持閱讀障礙可分為兩種類型:視覺詞匯解碼困難型(表層閱讀障礙)和語音解碼困難型(語音型閱讀障礙)[19]。Bitschnau[20]發現在掃視過程中,閱讀障礙兒童的視覺運動反應速度明顯延遲。異常的掃視控制與閱讀障礙間存在顯著相關;閱讀障礙兒童的掃視反應時間和晚期掃視次數顯著多于正常兒童;在序列靶標任務中,閱讀障礙組的往返次數明顯多于正常組。提示閱讀過程和眼動模式都是由視覺-空間注意和注視系統控制的[21]。閱讀障礙者處理要求掃視控制的整體空間信息時存在缺陷。Crawford 等[22]的研究表明,當同時以5度和10度的距離呈現靶標時,閱讀障礙者的掃視偏離中間位置,而正常被試者的掃視位于接近重心的兩個靶標的中間位置。Biscaldi 等[23]發現,閱讀障礙兒童在反向掃視任務中存在障礙。Fischer等[24]發現,在重疊正向掃視運動和間隙反向掃視運動任務中,閱讀障礙兒童表現出注視穩定性的發育性缺陷。

  在其他視功能方面的研究上,Lennerstrand等[25]認為閱讀障礙與視功能(包括屈光不正、眼調節功能、雙眼視功能)異常無任何相關性,但他們又發現閱讀障礙患者中等空間頻率的對比敏感度下降,掃視功能不良。Evans等[26]在對43例閱讀障礙兒童研究中發現患兒的近距離聚散儲備低下甚至失能,調節力也明顯低下,但同時指出聚散與調節功能異常不是閱讀障礙的主要原因。美國兒科學會認為視覺功能異常與閱讀的相關性不大;但是美國視光學會認為視覺功能治療可以改善閱讀障礙癥狀。我們在臨床上發現,眼運動障礙很少單獨存在,多是伴有調節與雙眼視功能異常和視覺感知異常,而僅對雙眼視覺功能以及調節功能進行訓練,不能明顯改善閱讀障礙癥狀。因此,治療眼運動功能不足的同時要治療其他方面的功能障礙。

  其次,閱讀障礙是否是基本的視覺記憶加工方面的異常引起的?這個方面一直存在著分岐。臺灣洪慧芳等[27]1995年對六年級閱讀障礙兒童進行了語音和視覺記憶研究,發現障礙兒童只是在完成與語音有關的任務上落后,視覺記憶不落后。國內王斌等[28]發現在工作記憶上閱讀障礙兒童都存在落后,長時記憶的保持上也出現落后,但是短時記憶方面和長時記憶的再認知上,閱讀障礙兒童不存在落后。目前,大多國外學者認為閱讀障礙的異常眼動模式與其視覺空間認知缺陷有關。閱讀時必須集中注意于所讀的文字以處理信息,同時還要知道下一步該看到哪里,迅速而準確地做出掃視運動以確保閱讀的流暢性,這需要良好的空間意識和視覺注意。閱讀加工和掃視運動都由視覺-空間注意和注視系統控制,而閱讀障礙患者的視覺-空間注意能力可能受損或發育緩慢[29]。Larter等[30]用有不同程度空間負荷的掃視運動和快速命名實驗檢測了112名兒童,結果顯示,利用空間負荷因子能清楚地區分出有閱讀障礙危險的兒童。Facoetti等[31]用線索大小程序來評估閱讀障礙兒童視覺-空間注意的時間過程,結果證明閱讀障礙兒童自動集中注意的時間過程要比正常人慢。Solan等[32]的實驗證明,眼動訓練可改善閱讀障礙兒童的眼動,也顯著提高了閱讀成績,認為這反映眼動和閱讀都受到共同認知因素如視覺注意的影響,理由是該實驗所采用的眼動訓練和指導性閱讀訓練都促進了注意的保持。因此,視覺注意在眼動控制中有重要地位,閱讀障礙兒童的眼動異??赡芊从沉似湟曈X注意的缺陷。近年來關于閱讀障礙的注意缺陷假說正逐漸受到重視,主要發生在選擇注意和注意轉換[33],眼動研究可能將閱讀障礙的注意缺陷假說與視知覺缺陷整合起來。

  5閱讀障礙的視覺神經機制研究進展

  自從二十世紀八十年代早期,已有人提出從視網膜傳到大腦皮質的視覺傳輸通路出現損害是閱讀障礙的原因之一[34]。視覺傳輸通路始于視網膜的神經節細胞,包括兩個相互作用的平行通路——大細胞(magnocellular)和小細胞(parvocellular)通路。視網膜神經節中,10 %的細胞是大細胞,其髓鞘厚、軸突傳導速度快,與高時間分辨、低對比和低空間分辨有關。大細胞系統專司計劃視覺運動事件,搜索快速變化的視覺刺激。視覺運動信息經外側膝狀體的大細胞層傳入視皮質和上丘,再從初級皮質背側支投射到中間顳葉的視覺運動區(MT/V5)和后頂葉皮層的注意和眼動控制區,并一直延伸到眶額葉和小腦。后頂葉皮層對于眼動控制、選擇性注意和邊緣視野加工有非常重要的作用。關于大細胞系統缺陷所致的閱讀障礙,已經得到神經病理、誘發電位、功能磁共振和心理物理測量的驗證[33]。

  大細胞系統在維持雙眼的注視穩定性和指導眼動方向中起主導作用,其視覺運動敏感度與拼字法技能高度相關[35-37]。閱讀時,字母和單詞在視網膜上的圖像是移動的,只有在維持300ms的注視時,單詞才可被識別。如果無意識的眼動使得視覺圖像移出視網膜黃斑中心凹,大細胞系統就發出視覺運動的信號,迅速反饋到眼動中樞,尤其是上丘,從而調節眼睛返回到當前目標。閱讀障礙的大細胞發育異常,致使運動敏感度下降,表現出雙眼注視不穩,視覺定位能力差,從而導致所讀的字母顯得飄忽、模糊,分不清順序。因此不能得到明確的字形表征,不能在閱讀網絡中形成明確可靠的視覺形式的記憶表征,從而影響拼字法技能的形成,導致詞匯識別始終依靠字形-音位對應規則進行語音譯碼,閱讀能力停留在拼音階段而出現表層閱讀障礙。為完成閱讀任務,閱讀障礙兒童采用補償的眼動模式,表現出特征性的眼動行為。大細胞系統在指導視覺注意的方向、眼動和視覺搜索中起重要作用,它所介導的視覺-空間注意與閱讀能力密切相關[36-38]。大細胞系統的信息從外側膝狀體投射到頂葉后部皮質、眶額葉和小腦,這些區域的功能是控制注意的方向、眼動和肢體運動。由于大細胞系統功能低下,閱讀障礙者將注意轉移到新的目標上的速度比正常人慢,使暫時性系統的應答時間延長,暫時性-保持性系統的同步活動受到干擾,因此前一個注視在黃斑中心凹形成的圖像沒有被抑制,導致圖像重疊而使視網膜成像模糊。由于注意轉移緩慢而不能將視覺注意從注視點移到右側的旁中心凹,結果導致重注視。因為注意引導掃視,視覺注意系統的障礙致使其所控制的眼動控制系統也出現障礙,使閱讀障礙患者出現掃視運動控制異常[32]。

  目前已經在靈長類動物模型中發現有3種細胞在功能上與形態學上發生改變:大細胞、小細胞、粒狀細胞(koniocellular)[39-41]。在上述細胞中,只有小細胞系統具備分辨視敏度[42],它為閱讀過程中提供良好范型視覺。長期以來,關于大細胞損害會引起閱讀障礙患者的視覺障礙受到廣泛的爭議,但已有研究報道:大細胞系統損害[34,43-45]、背側膝狀體大細胞層的小細胞異常[46]都會引起對比敏感度下降,低對比度下(即僅刺激大細胞)表現為VEP異常[45],眼球往返運動中視覺功能下降[47,48],在刺激小細胞情況下會出現一定區域的腦血流量下降[49,50]。上述結果說明了閱讀障礙的小細胞系統與大細胞系統損害都會引起患者對比敏感度功能下降,其它還表現為VEP異常與腦電圖異常[51]。因此閱讀障礙不僅是視覺上有異常,其它感知覺上也有異常[49]。

  6總結與展望

  總之,眼球運動異常是閱讀障礙的病因之一,大細胞功能異常表現為對移動中的物體視覺敏感度下降,這可能與眼球運動障礙有關。而大量實驗結果也證明了閱讀障礙由于其本身對文章理解力的缺陷也會引起眼球運動障礙[10-12]。所以眼球運動異常是否為閱讀障礙的病因目前仍存在很大爭議,需進一步臨床研究加以證明。最近也有人[52]指出閱讀障礙患者不存在視覺功能異常。他們認為無論是大細胞系統異常,還是背側膝狀體將視覺沖動輸入給腹側膝狀體的反饋途徑出現障礙,都會嚴重影響到閱讀時的時空門控功能。

  根據以上諸多實驗研究及與閱讀障礙相關的神經學理論,可見目前對閱讀障礙在視覺方面的研究還僅僅是冰山一角,仍需要大量的研究探索,尤其要進一步深入在神經學和生理學機制方面的研究才能完全揭示閱讀障礙的病因和機制。

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2019-05

讀寫障礙與視覺功能的研究進展

   作者:沈燁宇 侯立杰 呂帆 作者單位:(325027)中國浙江省溫州市,溫州醫學院眼視光學院  【摘要】   一百多年來對于閱讀障礙的病因及發病機制,不同學者意見不一。目前,大多數學者認為:閱讀障礙是由于人類早期對于視覺及語音信息的認知和加工能力的發育障礙所致,即以下兩種… [了解更多]


讀寫易眼鏡矯正讀寫障礙的新方法

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