在上一部分,我們梳理了大量關於閱讀障礙的認知神經科學研究,這些研究為我們理解閱讀障礙的神經生物學基礎提供了豐富的信息。然而直至目前,閱讀障礙的診斷、幹預以及預測模式仍然主要是基於認知行為的。那麽認知神經科學研究所提供的信息能否幫助我們更好地對閱讀障礙進行診斷、幹預和預測呢?還是隻是在行為層麵的基礎上,增加了另外一個層麵的信息而已?下麵我們將梳理近年來研究者就閱讀障礙的診斷、幹預以及預測開展的探索性的認知神經科學研究。一方麵,我們關注認知神經科學的研究對閱讀障礙的診斷、幹預以及預測帶來的新的啟示;另一方麵,我們關注基於認知神經科學的閱讀障礙的診斷、幹預以及預測的有效性、穩定性以及可操作性。這關係到認知神經科學的研究是否能夠真正地與教育結合,不僅具有非常重要的理論意義,而且對於提高國民的閱讀素養具有非常重要的現實意義。
閱讀障礙診斷的認知神經科學研究
傳統的基於認知行為的診斷模式
目前國際上普遍認可的閱讀障礙診斷模式為“智力—閱讀成績差異”模式,該模式的核心標準是:個體實際的閱讀成績低於其智力預期的閱讀成績(美國《精神障礙診斷與統計手冊(第四版)》,D**-Ⅳ)。該標準和模式被廣泛用於閱讀障礙的診斷(Frankenberger & Harper,1987),但實際上這一標準的前提和有效性還有待重新考證。多項研究(Siegel,1988;Shaywitz,Holford et al.,1995;Shaywitz,Shaywitz et al.,1998)反複證實:智力並非閱讀成績的關鍵影響因素,智商與閱讀技能存在一定程度上的分離。另外,很多研究(Siegel,1988;Fletcher,Shaywitz et al.,1994;Stanovich & Siegel,1994)都發現,符合差異標準的和不符合差異標準的閱讀困難兒童,在閱讀的認知加工和發展軌跡上均無顯著差異,這說明智力—閱讀成績差異標準和模式對於閱讀困難的鑒別缺乏有效性。
認知神經科學的研究成果對這一診斷模式的合理性進一步提出了挑戰。田中等人(Tanaka et al.,2011)考察了智商—閱讀成績有差異的閱讀障礙兒童和智商—閱讀成績無差異的閱讀障礙兒童在語音加工中的腦激活情況。研究發現,兩類兒童跟正常閱讀水平的兒童相比,在左側顳頂聯合區、顳枕聯合區都表現出相同的激活減退模式。他們認為,來自腦成像的研究與來自行為的研究共同說明,雖然智商水平不同,但是閱讀上共同出現障礙的兩類兒童在語音加工中表現出相似的神經機製。所以,在智力—閱讀差異模式中,用智力預測閱讀成績的做法有失偏頗。
在智力—閱讀成績差異診斷模式後,核心技能缺陷模式被提出。該模式通過對閱讀成就低的個體進行進一步的診斷,來鑒別最能代表閱讀障礙特異性的核心缺陷。該模式的關鍵在於找到有效的診斷指標,如果在這些指標所代表的技能上存在缺陷,便預示著日後有較高的罹患閱讀障礙的風險。這種模式的優點在於,可以在閱讀障礙出現之前進行預測,有助於盡早預防;可以對閱讀障礙進行異質性診斷,詳細地診斷出閱讀障礙的孩子到底存在什麽樣的困難和問題。
在核心技能缺陷模式的基礎上,幹預—應答模式(responsiveness to intervention,RTI)被提出。該模式要求在提供有質量保證的短期幹預訓練的基礎上,通過觀察個體對幹預的反應性來鑒別不同的閱讀障礙,並進一步提出教育幹預的建議(Fuchs,Mock et al.,2003)。該模式的特點在於:力求將診斷與幹預相結合,盡早實現診斷和幹預。在“智力—閱讀成就差異”模式下,兒童隻有在閱讀方麵表現出明顯的困難或障礙後,才會接受專業的診斷和幹預。而在幹預—應答的診斷模式下,兒童在入學前就會接受係統的篩查,可以及早鑒別出閱讀障礙的高危個體並及時介入。核心技能缺陷模式主要強調,個體自身的認知技能缺陷可能是導致閱讀障礙的原因,幹預—應答模式強調除此之外也要考慮不良的教育環境或者與個體不相匹配的教育條件的影響。
“智力—閱讀成績差異”模式、核心技能缺陷模式以及“幹預—應答”模式,都是基於認知和行為的診斷模式。認知與行為層麵的研究能夠揭示閱讀障礙的行為症狀和認知缺陷,但無法揭示潛在的神經層麵的缺陷,而後者可能是導致閱讀障礙的最根本原因。表麵上不相關的認知或行為表現可能根源於相同的神經基礎,同樣,相同或相似的行為表現也可能源自不同的神經基礎(彭聃齡,劉麗,等,2009)。這啟發了研究者基於腦功能和結構的特征對閱讀障礙進行診斷。
基於認知神經科學的診斷模式
基於認知神經科學的閱讀障礙的診斷是指利用閱讀障礙者和正常讀者之間腦活動模式以及腦結構的差異,開展對閱讀障礙和正常讀者的甄別與診斷。閱讀障礙與正常讀者的腦功能和腦結構是否存在明顯的差異以及這些差異是否較為穩定,是從腦層麵甄別閱讀障礙者與正常人群的前提。漢語閱讀障礙的認知神經機製的研究還相對較少,尚難以評價目前研究所發現的閱讀障礙者與正常讀者的腦功能和腦結構的差異是否較為穩定和一致,但是拚音文字閱讀障礙的腦機製研究開展得較早。在前一部分,我們係統總結了拚音文字閱讀障礙的神經機製,可以說到目前為止,已經發現拚音文字閱讀障礙者與正常讀者在腦功能和腦結構方麵存在明顯的差異,這些差異在多項研究中得到反複驗證,目前已經有了比較一致的結論(見第一部分元分析文獻)。這為基於認知神經科學手段開展拚音文字閱讀障礙的診斷提供了理論上的可行性。
近年來方法學的進步也使得利用閱讀障礙與正常讀者在腦功能和結構上的差異對其進行診斷成為可能。這一目標主要通過建立合適的判別模型來實現。判別就是從訓練樣本中學習抽取出判斷類別的規則,再將規則運用於判別新的案例。建立判別模型最關鍵的兩個步驟是特征選取和設計分類器。特征選取即選取能夠區別兩類被試的特征。在基於功能磁共振數據進行判別的研究中,特征選取的方式主要包括特定認知任務的激活(Zhang,Samaras et al.,2005)、時間序列的相似性(Shinkareva,Ombao et al.,2006)等。基於結構磁共振數據建立判別模型的特征選取也存在多種方式,主要包括感興趣腦區的結構形狀(Golland,Fischl et al.,2002)、灰質體積(Kawasaki,Suzuki et al.,2007)以及皮層厚度(Yoon,Lee et al.,2007)等。每種模態的數據都有多種方式進行特征選擇,最好的特征選擇方式應該是根據特定數據樣本的特點,選取不同類別間最具顯著差異的特征(彭聃齡,劉麗,等,2009)。完成特征選擇後,就要進行分類器設計。當前有多種分類器設計的方法,較為常用的方法有費舍(Fisher) 線性判別法和機器學習中的支撐向量機(support vector machine,SVM)。Fisher 線性判別法的思想是在高維的樣本空間中尋找到某個最優方向ω,使得樣本在這個方向上的投影能夠最好地區分開。 Fisher 線性判別強調訓練誤差最小化,需要較大的樣本。而支撐向量機的理論基礎是統計學習理論,該理論研究有限樣本下的機器學習問題。支撐向量機方法是試圖在樣本空間中構造最優分類麵,該分類麵不但能將兩類無誤地分開,而且要使兩類的分類空隙最大。支持向量機以訓練誤差作為優化問題的約束條件,以置信範圍值最小化作為優化目標,在解決小樣本、非線性及高維模式識別問題中表現出許多特有的優勢(彭聃齡,劉麗,等,2009)。
田中等人(Tanaka et al.,2011)使用線性的支持向量機技術,結合功能磁共振數據,開展了對英語閱讀障礙者與正常讀者的判別分析。進入判別函數的腦區包括左側頂下小葉(inferior parietal lobule)、梭狀回(fusiform gyrus)、額下回(inferior frontal gyrus)、尾狀核(caudate)、腦島(insula)和顳中回(middle temporal gyrus)。結果表明:正確判別來自卡耐基·梅隆大學樣本的閱讀障礙組和正常組的準確度可以達到78.9%(判別的靈敏度達到 83.9%,判別的特異性達到 73.1%)。在來自斯坦福大學的樣本中,判別的正確率達到79.7%(判別的靈敏度達到 76.3%,判別的特異性達到 83.3%)。研究還將閱讀障礙者進一步分為智力—閱讀成績無差異組和智力—閱讀成績有差異組,在卡耐基梅隆大學的樣本中使用智力—閱讀成績無差異組閱讀障礙者與正常讀者的判別函數去判別智力—閱讀成績有差異組閱讀障礙者與正常讀者,結果發現判別正確率可以達到81.3%,反之,判別正確率可以達到86.7%。在斯坦福大學樣本中,使用智力—閱讀成績無差異組閱讀障礙者與正常讀者的判別函數去判別智力—閱讀成績有差異組閱讀障礙者與正常讀者,結果發現判別正確率可以達到98%,反之,判別正確率可以達到71.8%。這個研究說明了使用功能腦成像數據可以較為準確地甄別閱讀障礙者和正常讀者,甄別的靈敏度和特異性都達到較好的水平。這個研究還說明,智力—閱讀成績無差異組閱讀障礙和智力—閱讀成績有差異組閱讀障礙與正常組之間可以通過同樣的判別函數進行判別,進一步說明了閱讀障礙診斷的智力—閱讀成就差異模式的前提假設可能是不正確的。
雖然在理論和方法上都存在可行性,研究者也開始了初步的嚐試,但不可否認的是,基於認知神經科學的閱讀障礙的診斷依然存在很多問題。例如,建立一個好的閱讀障礙的診斷模型需要進行大量的前期研究,需要大樣本的常模,需要得到比行為研究更多的經費支持,並且腦數據的分析操作複雜,不易實現較大的普及率,無形中又給這種方法的推廣應用增添了阻力。另外,不同語言、文化下的閱讀障礙由於可能存在不同的神經基礎,可能需要不同的判別模型。對於發展時間較短的漢語閱讀障礙的研究而言,建立一個基於認知神經科學的診斷模型還有很長的路要走。但毫無疑問的是,這條路值得我們進行不斷的探索。
閱讀障礙幹預的認知神經科學研究
在第一部分,我們分析了閱讀障礙與正常讀者在腦功能和腦結構方麵的差異。那麽,閱讀障礙的腦功能和腦結構異常可以通過幹預發生改變嗎?幹預會引起閱讀障礙者的腦發生什麽樣的改變?哪些幹預可以起到這樣的效果?幹預引起的腦活動的變化是否可以在幹預結束之後長期保持?近年來,研究者開始圍繞以上問題開展閱讀障礙的幹預與腦可塑性的研究。
坦普爾等學者(Temple et al.,2003)認為,發展性閱讀障礙患者主要在語音加工中存在缺陷,他們使用了一套針對閱讀障礙的行為訓練程序,人為地增加語音持續時間,增大語音之間的時間間隔,對兒童的口語和聽覺進行幹預,他們想知道這種行為訓練能否真正提高閱讀障礙者對語音的加工能力,以及行為上產生的變化是否伴隨相應的神經活動的變化。20名8~12歲的兒童參加了該實驗。行為結果顯示,訓練提高了他們的口語產生和閱讀成績;腦成像結果顯示,訓練後的兒童在多個腦區的激活值明顯提高,這些腦區主要分布在左腦的顳頂聯合區、左腦額下回、右腦額葉皮層、右腦顳葉皮層和前扣帶回,訓練後閱讀障礙的腦激活模式與正常兒童的激活模式趨於相似。這個研究表明,語音幹預可以引起閱讀障礙兒童的腦激活模式發生正常化的改變。
施威茨等人(Shaywitz et al.,2004)在他們的實驗中,除了設置接受實驗訓練的閱讀障礙兒童這一組被試外,又增設了不接受實驗訓練的閱讀障礙兒童以及閱讀正常兒童兩組被試作為控製組。他們使用了另外一套語音訓練程序,對閱讀障礙兒童進行了長達八個月的幹預。他們對訓練組的閱讀障礙兒童共進行了三次掃描:第一次是在幹預前進行;第二次是在幹預後馬上進行;第三次則是在實驗結束的一年後進行。第二次掃描結果發現,與控製組的閱讀障礙兒童相比,接受訓練的閱讀障礙兒童組的閱讀流暢性水平顯著提高,他們的左腦顳中回、額下回腦區激活水平也有了顯著提高。第三次掃描結果發現,該組兒童在幹預一年後的腦活動與未幹預前的腦活動仍然表現出顯著的差異,訓練後雙側的額下回、左側的顳上回以及顳枕聯合區的激活水平都有顯著的提升。該研究與坦普爾等人(Temple et al.,2003)的研究結果一致,共同說明:對閱讀障礙兒童進行語音訓練可以提高他們的閱讀流暢性,促進在閱讀過程中起到重要作用的大腦前部區域(額上回)和後部區域(顳枕聯合區)的工作,幹預效果也具有一定的持久性。
成人腦的可塑性較兒童稍差,那麽患有發展性閱讀障礙的成人的閱讀成績是否也可以通過語音幹預訓練得到提高,並帶來相應的閱讀腦區活動模式的正常化呢?伊登等研究者(Eden et al.,2004)同樣從語音入手,將研究視角轉向成人,對成人閱讀障礙者進行了八周的語音訓練,並對他們進行了訓練前和訓練後的掃描。結果發現:與非訓練組相比,訓練組成人在閱讀準確性、閱讀速度、閱讀理解的行為成績顯著提高,並且正常閱讀者經常使用的左腦閱讀腦區(頂葉)的激活水平在訓練組的第二次掃描中明顯增強,同時,右腦外側裂周區的激活也增強,起到補償作用。該研究與坦普爾等人(Temple et al.,2003)和施威茨等人(Shaywitz et al.,2004)的研究一樣,都發現了左側頂葉腦區在幹預後的激活增強,說明語音訓練同樣可以促進閱讀障礙成人在左側閱讀腦區的激活正常化。
除了來自fMRI的證據外,研究者還利用MEG開展了閱讀障礙的幹預訓練研究。MEG具有高度的時間靈敏度,可以考察幹預前後腦區神經活動的潛伏期的變化。西莫斯等人(Simos et al.,2007)對15名7~9歲的閱讀障礙兒童進行了係統的訓練。前8周,兒童接受每天1小時的閱讀流暢性技能訓練,該階段完成後,再接受針對語音加工和語音解碼的訓練,每天2小時,同樣曆時8周。訓練前和訓練後都會進行MEG掃描,同時要求他們在掃描中進行口語、視覺詞匯的閱讀任務。訓練後的MEG結果顯示,顳中回後部(BA21)的神經生理信號強度增加、潛伏期縮短,右腦顳枕聯合區外側(BA19/BA37)神經活動的潛伏期縮短。BA21區的神經活動增加,說明訓練後該區在由詞匯向語義的轉換加工中發揮著更重要的作用;潛伏期的縮短,說明訓練後的腦區對相應閱讀任務的反應更加靈敏。這些變化使閱讀障礙兒童的腦更加類似於閱讀正常群體在閱讀任務中經常表現出來的反應模式。來自MEG的數據也說明,訓練可以使閱讀障礙兒童閱讀的神經活動更趨正常化。
幹預訓練不僅能引起腦區激活的變化,還會引起腦區之間功能連接的改變。在理查茲和伯寧格(Richards & Berninger,2008)的實驗中,18名閱讀障礙兒童和21名閱讀正常兒童在接受核磁掃描的同時進行任務,判斷某字母在各非詞中的發音是否相同。他們根據以往研究提取了幾個腦區作為種子點:額下回、額中回、枕葉皮層和小腦。訓練之前的掃描結果顯示,左腦額下回與左右腦額中回、左右腦補充運動區、左腦中央前回和右腦額上回之間的功能連接,在閱讀障礙兒童和閱讀正常兒童中表現出顯著的差異。之後,閱讀障礙組兒童接受了3周的幹預,專業人員對他們的言語意識、拚音規則理解、解碼和拚讀能力進行了係統的訓練,訓練後的結果顯示,在之前兩組兒童表現出差異的腦區功能連接上,閱讀障礙兒童更加趨於正常兒童的腦區連接模式。
另一項研究也考察了幹預引起的閱讀障礙兒童腦區功能連接的改變。研究者對4組兒童(7~15歲)進行了實驗,分別是:沒有接受過任何行為矯正、有閱讀障礙患病曆史的兒童;接受過閱讀矯正、有閱讀障礙患病曆史的兒童;接受過閱讀和拚寫矯正、有閱讀障礙患病曆史的兒童;沒有接受過行為矯正、閱讀正常的兒童(Koyama et al.,2013)。同時,每組兒童在年齡、智商等方麵進行了匹配。他們分析了4組兒童在靜息狀態下腦區內在功能連接(intrinsic functional connectivity)的情況。該研究有如下發現:①與閱讀正常兒童相比,左腦頂內溝和左腦額中回之間的功能連接在所有閱讀障礙兒童中都表現較弱。左腦額頂皮層是注意網絡的主要腦區,閱讀障礙兒童在該網絡中的功能連接較弱,暗示了左腦額頂皮層的注意網絡可能是閱讀障礙的缺陷機製,同時也反映了注意在對閱讀障礙進行幹預的過程中可能起到的關鍵作用。②左腦梭狀回可能是在補償機製中起到連接作用的關鍵部位。因為結果發現:接受過矯正組兒童的左腦梭狀回和右腦枕中回之間的功能連接強度更大;在閱讀和拚寫兩方麵都接受過全麵矯正的兒童,他們的左腦梭狀回和右腦前額葉皮層內側之間的功能連接強度比正常組更負,並且兩個腦區間的功能連接強度越負,閱讀障礙兒童的閱讀成績越好。右腦前額葉皮層的內側是默認網絡的核心腦區,而左腦梭狀回是在閱讀網絡的核心腦區。負相關說明了全麵矯正組的兒童在幹預後,默認網絡與閱讀網絡之間出現更大的分離。以往研究發現這種模式同樣出現在正常的成年人身上(Kelly et al.,2008),可能代表了幹預後閱讀障礙組認知活動效率的提升。這種提升可能是有效的訓練所帶來的補償效應。這篇研究說明:幹預訓練可以觸發閱讀障礙腦的補償機製,並且這一機製與閱讀障礙者閱讀成績的提升緊密相關。
幹預除了可以引起腦功能方麵的改變外,閱讀障礙患者的腦結構也會在幹預下發生變化。凱勒和賈斯特(Keller & Just,2009)使用彌散張量成像來考察100小時的幹預指導是否會影響8~10歲閱讀障礙兒童大腦白質的完整性。實驗將被試分為3組:接受幹預的閱讀障礙組;不接受幹預的閱讀障礙組;閱讀正常組。幹預的主要內容是對該組被試詞匯水平的語音解碼技能進行訓練。結果發現,在訓練之前,閱讀障礙組在左腦的半卵圓中心前部(left anterior centrum semiovale)白質的部分各向異性分數(FA)顯著低於正常組兒童,但是通過訓練,在相同腦區發現了閱讀障礙組FA值的顯著增加,並且這種增加與語音解碼能力的提高呈顯著的正相關,即FA值越高,兒童的語音解碼能力越強。該實驗說明,科學的幹預和訓練可以促進閱讀障礙者大腦白質完整性的提升,使個體在閱讀時有更好的表現。
漢語閱讀障礙的幹預訓練研究也已經開始起步。有研究者使用紋理辨別任務(texture discrimination task,TDT),要求兒童判斷屏幕呈現的字母是T還是L以及3條斜線是水平排列的還是豎直排列的,來對兒童的視知覺加工進行訓練(Meng et al.,2014)。18名閱讀障礙兒童與18名年齡和智商匹配的閱讀正常兒童參加了實驗。9名閱讀障礙兒童和9名閱讀正常兒童參加了TDT訓練,剩下的兒童作為控製組不參加訓練。結果發現,接受過訓練的閱讀障礙兒童的閱讀流暢性有了顯著的提高,並且這種提高在未接受過訓練的閱讀障礙兒童身上是沒有體現的。後來的追蹤研究發現,訓練給閱讀障礙兒童帶來的效果在2個月後的測驗中依然得到較好的保持。這項研究的結果說明,視知覺訓練可以顯著提高漢語閱讀障礙兒童的閱讀流暢性,基本視知覺加工和漢語閱讀過程可能在某種程度上依賴於相同的視覺加工機製。
尤文平(2010)首次利用fMRI技術,考察了漢語閱讀障礙的幹預訓練引起的腦的可塑性變化。該研究使用了兩種幹預方案:形—音映射和形—義映射訓練。形音映射訓練針對兒童的正字法—語音通路,形—義映射訓練針對兒童的正字法—語義通路。根據訓練成績,將漢語閱讀障礙兒童劃分為對不同幹預方案敏感的兩組,並在訓練前後采用同音判斷和語義相關判斷任務對閱讀障礙兒童進行腦成像掃描,考察兩組閱讀障礙兒童與正常兒童的腦激活差異,以及幹預前後兩組閱讀障礙兒童的腦激活變化。結果發現,對形—音映射訓練更敏感和對形—義映射訓練更敏感的兩組閱讀障礙兒童的神經基礎及幹預前後的腦可塑性變化不同。具體來說,幹預前,形—音訓練敏感組在同音判斷任務中字形和語音加工腦區激活下降,而在語義相關判斷任務中沒有發現與正常兒童有激活差異的腦區,而形—義訓練敏感組在同音判斷任務中與正常兒童沒有激活差異,在語義相關判斷任務中語義加工腦區激活下降;幹預後,形—音組在同音判斷任務中語音加工區右側對應腦區代償性激活增加,在語義相關判斷任務中左側字形加工區激活增加,反映了幹預訓練引起形—音組閱讀障礙的形—音聯結的加強,而形—義組在兩個任務中都沒有發現幹預前後激活變化的腦區。結果表明,對兩種訓練方案敏感程度不同的漢語閱讀障礙兒童具有不同的神經基礎,在幹預前後表現為不同的腦可塑性的變化。尤文平等人的研究為閱讀障礙診斷的幹預—應答機製提供了腦科學方麵的證據。
綜上所述,不論是拚音文字閱讀障礙還是中文閱讀障礙幹預訓練的研究都表明,恰當的幹預訓練可以提高閱讀障礙者的閱讀成績,這個過程伴隨著腦的可塑性變化,這些可塑性變化反映了幹預訓練促進閱讀成績提高的兩種機製,一種是正常化機製,一種是代償性機製。值得注意的是,不同類型的閱讀障礙也許需要不同的幹預方案,反過來閱讀障礙的腦對不同幹預的敏感度不同,也許可以作為區分不同類型閱讀障礙的一個指標(尤文平,2010)。
閱讀障礙預測的認知神經科學研究
對閱讀障礙進行預測可以在閱讀障礙的症狀明顯表現出來之前篩選出那些高風險的兒童,盡早實施幹預以降低閱讀障礙的發生率,而不是在兒童已經明顯表現出症狀後再亡羊補牢。所以,找到對閱讀障礙進行早期預測的指標顯得尤為重要。早期的研究致力於尋找對閱讀障礙進行預測的行為指標,近年來尋找對閱讀障礙進行預測的神經生物學標記(neural biological marker)成為研究的熱點。
行為預測指標
對拚音文字而言,學會閱讀的關鍵就在於學習把耳朵聽到的聲音信息(語音)與眼睛所看到的視覺信息(正字法)聯係起來。因此,語音意識(phonological awareness)和詞匯解碼(decoding)可能是能夠有效預測兒童在未來時間內閱讀障礙的患病風險的指標。語音意識是指兒童對構成詞匯的語音進行識別、分解和拚讀的能力;詞匯解碼是指通過識別字母、音節來正確拚讀單詞的能力。來自拚音文字閱讀障礙的追蹤研究基本證實了以上推斷。來自荷蘭於韋斯屈萊大學的研究(Lyytinen,Ahonen et al.,2001;Lyytinen,Aro et al.,2004;Lyytinen,Erskine et al.,2006),試圖探討哪些行為指標能夠預測閱讀障礙兒童在小學二年級時的閱讀能力。他們對106名有閱讀障礙家族曆史的兒童以及92名沒有閱讀障礙家族曆史的兒童進行了一項跟蹤研究,測量了他們3.5歲、4.5歲和5.5歲時在語音意識、短時工作記憶、快速命名、詞匯表達、假詞重複和字母命名等係列測驗上的表現。結果發現,包含家族風險(familiar risk)、字母知識(letter knowledge)、語音意識以及快速命名(rapid serial naming,RSN)4個變量的回歸模型,對閱讀障礙兒童5年後閱讀成績進行有效預測的準確率在80%以上。凱茨等研究者(Catts et al.,2001)也發現,那些閱讀障礙兒童5歲時就在字母知識、仿造句子、音位刪除、音節刪除、快速命名以及母親的教育程度幾個方麵與正常兒童表現出差異,這幾個變量對這些兒童二年級時的閱讀困難也起到了顯著的預測作用。
中國的研究者試圖找到那些能夠對漢語兒童的閱讀困難起到預測作用的指標。有研究者對261名中國兒童進行了6年的追蹤研究,測查了兒童以下幾個方麵的技能:複合詞構詞意識、語法能力、非詞重複、音節刪除、詞素構建、快速命名、詞匯理解、非言語智商、母親教育程度、漢字識別以及閱讀流暢性(Lei et al.,2011)。根據2次測驗的成績將兒童分為4組:閱讀正常組、閱讀進步組、讀寫相關的認知技能落後組、語言發展落後組。閱讀進步組和讀寫技能落後組最開始在語音意識和詞素意識上都表現較差,但是,兩組的不同在於,快速命名成績在閱讀進步組處於平均水平,在讀寫相關的認知技能落後組中則處於落後水平。所以,研究者認為,隻有當語音意識、詞素意識以及快速命名都表現出缺陷時,未來才有可能患有閱讀障礙。之後,又有研究人員在該項研究的基礎上繼續對該批兒童進行追蹤研究,還測查了兒童(4~10歲)的詞匯發展能力,根據被試所掌握的詞匯量的增長變化情況,將其分為3組:高—高組(最初詞匯量大,後測增長幅度大)、低—高組(最初詞匯量小,後測增長幅度大)以及低—低組(最初詞匯量小,後測增長幅度小)(Song et al.,2014)。結果發現,入學前高—高組兒童的詞匯和其他認知能力都明顯好於低—高組和低—低組,這可能是由於不同組兒童的母親的教育水平不同;兒童最初的詞匯量和詞匯增長速度可以預測兒童在五年級時的閱讀水平,說明詞匯知識可以預測未來漢字識別、閱讀流暢性和閱讀理解這些與閱讀相關的技能的發展程度。同時,研究者還發現,低—高組比低—低組詞匯量增長速度更快的關鍵在於,低—高組兒童在5歲時的語音意識就明顯強於低—低組兒童,並且這種優勢在6歲時變得更大,帶給低—高組兒童詞匯量更迅速的增長。
神經預測指標
行為指標經常受到施測人主觀判斷以及受測人經驗的影響,不夠客觀和穩定。神經生物學指標特別是腦結構的指標相對客觀、穩定。那麽神經生物學指標可以像行為指標一樣,較為準確地預測兒童閱讀能力的發展嗎?神經生物學指標可以在行為指標之外,解釋額外的閱讀成績的變異嗎?
赫夫特和麥坎德利斯(Hoeft,McCandliss et al.,2011)分別使用當前被廣泛使用的標準化閱讀行為測驗[語音解碼測驗(phonemic decoding efficiency)和常見詞匯閱讀效率測驗等(sight word efficiency)]、功能磁共振成像以及彌散張量成像,對25名閱讀障礙兒童和20名閱讀正常兒童進行了長達兩年半的跟蹤研究,結果發現,兩年半前的行為測驗對於兒童閱讀能力的變化並沒有起到顯著有效的預測作用,但是,腦成像數據能夠預測閱讀障礙兒童兩年半後閱讀成績的進步,具體表現為:功能磁共振成像數據顯示,在一個需要語音意識的閱讀任務中,右腦前額葉的激活與閱讀障礙兒童閱讀成績的提高呈正相關;彌散張量成像數據顯示,右腦上縱束的白質完整性與閱讀障礙兒童閱讀成績的提高呈顯著正相關。上縱束連接著前額葉的腹外側、頂葉和顳葉(包括了布洛卡區和威爾尼克區),該纖維束包含閱讀研究中經常提到的弓狀束。兩個指標相結合能夠較為準確地預測一個特定的閱讀障礙兒童兩年半後閱讀成績能否提高,預測的準確度顯著高於概率水平(72%的準確性),而利用行為指標進行預測的話,準確率隻在概率水平。如果利用全腦的激活模式進行預測的話,預測的準確率可以達到90%。該研究證明,腦功能和腦結構指標可以對閱讀障礙兒童的閱讀成績的提高做出較為準確的預測,在某些情況下預測未來的表現時可能要比行為指標更加準確。
麥克諾根等人(McNorgan et al.,2011)也對26名閱讀障礙兒童(9~15歲)進行了跟蹤研究。他們將9~11歲的兒童分為年幼組,將13~15歲的兒童分為年長組,發現在一項押韻判斷任務中語音加工腦區(左腦額下回和基底神經節)的激活越強,年幼組兒童在6年後的閱讀成績進步越大,而進行字形加工的腦區(左腦梭狀回)的激活可以解釋年長組兒童6年後的閱讀能力的變化,該區域的激活越強,年長組兒童6年後的閱讀成績進步越小。這可能是由於年幼組兒童的閱讀發展更多受到語音敏感性的影響,年長組更多受到字形敏感性的影響,使用整字字形策略的年長兒童隻能獲得較小的進步。以上研究結果說明,腦神經活動指標可以在一定程度上預測兒童未來較長期(6年後)的閱讀水平的變化,但是這種預測能力還會受到年齡的影響。
來自行為層麵和神經層麵的研究都找到了一些可以對閱讀障礙進行有效預測的指標。那麽,將行為預測和神經預測結合起來是否可以提高預測的準確性呢?有研究者使用標準化閱讀行為測驗、功能磁共振掃描和結構磁共振掃描,考察了一批兒童在學期初和學期末閱讀中的詞匯解碼能力(Hoeft,Ueno et al.,2007)。結構磁共振數據顯示,右腦梭狀回的灰質密度、左側顳上回和頂下回的白質密度對兒童第二次的閱讀成績起到顯著的預測作用,左側顳中回、右側額中回、右側梭狀回後部等腦區的任務激活值也可以預測兒童未來的閱讀發展。在此基礎上,他們構建了一個綜合預測模型,該模型控製了年齡、最初解碼技能等變量可能會產生的影響,統計了來自行為和腦成像兩方麵的數據,結果發現:當行為指標首先進入預測模型時,除了行為指標在模型中發揮的預測作用外,腦成像指標額外提供了23%的解釋貢獻率;當腦成像指標先進入預測模型時,除了它在模型中的預測貢獻外,行為指標也額外提供了15%的解釋貢獻率。這個結果說明:綜合預測模型對閱讀障礙患者詞匯解碼能力的預測效果最好,為兒童閱讀能力的發展變化起到解釋作用的貢獻率顯著大於行為、腦成像各自的獨立模型,並且該模型的效度也經過了科學的檢驗。
綜上所述,基於腦功能和結構的指標能夠對閱讀障礙進行較為準確的預測已經得到多個研究的檢驗,將來自行為和腦神經的指標結合,可能是對閱讀障礙的患病風險、幹預效果以及將來閱讀成績的發展變化進行預測的新趨勢。