IJCHP元分析︱中科院心理所杨炀团队揭示不同类型发展性语言障碍的共享脑机制

学术   2024-11-26 00:02   上海  

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撰文︱任  欢

审阅︱杨  炀

责编︱王思珍


语言是个体获得成功的基础能力之一,它不仅是沟通和表达的工具,也是思维、学习和社会互动的关键载体,对认知发展、情感调节以及人际关系的构建起着至关重要的作用。发展性语言障碍严重影响个体学业成就、社会性发展及心理健康。其中,发展性口吃(persistent developmental stuttering)和发展性阅读障碍(developmental dyslexia)是最典型的两种发展性语言障碍,也是科学界研究最多的两种语言障碍。发展性口吃是一种典型的口语产生障碍,其特征是音节的不自主重复和延长,特别是在语言衔接过程中[1]而发展性阅读障碍则是一种典型的书面语言障碍,其特征是尽管接受了充分的教育指导、拥有正常的智力和感官功能,但个体仍然难以获得熟练的阅读和拼写技能[2]


尽管这两种障碍被划分为不同的类型,但许多理论假设和实证结果都表明,它们可能存在共同的神经机制[3-5]此外,近年来,许多研究开始采用跨诊断的观点来探究神经发育和精神疾病,而非仅仅关注特定疾病的机制[6,7]。比如,对精神疾病的研究发现,在众多精神疾病中存在共同的结构变化,表明这些疾病可能源于共同的大脑标记物[8]因此,研究者预测,不同类型的语言障碍也可能存在共同的神经机制。


202411月,中国科学院心理研究所杨炀研究团队在International Journal of Clinical and Health Psychology发表了题为“The Shared Neurobiological Basis of Developmental Dyslexia and Developmental Stuttering: A Meta-Analysis of Functional and Structural MRI Studies”的论文。研究采用元分析方法,系统考察了发展性口吃和发展性阅读障碍两种重要的语言障碍的共享脑机制,揭示了跨类型和跨模态的语言障碍神经标记物。



研究梳理了从1986年到20233月的针对发展性口吃发展性阅读障碍的功能磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI)与基于体素的形态学分析(Voxel-Based Morphometry, VBM)文献,最终对符合分析要求的118篇文献进行了统计分析。


结果发现,大脑功能方面,这两种语言障碍患者都在左侧颞下回、左侧顶下小叶、左侧颞中回表现出激活减弱。当用于统计分析的文献只包括字母语言参与者时,主要结果仍然不变。进一步区分儿童组与成人组发现,成人组在右侧中央前回、左侧扣带回出现过度激活,而儿童组则在左侧颞下回、左侧顶下小叶、左侧中央前回、左侧颞中回及左侧额下回出现激活减弱(图1。这表明,右侧运动与执行控制区过度激活可能代表语言障碍共同代偿机制,而左侧颞-顶区与额叶语言功能区激活不足可能是语言障碍共同缺陷机制。大脑结构方面,仅发现儿童左侧额下回灰质体积减少(图2这表明,左侧额下回结构异常可能是儿童语言障碍共同的结构基础。


1. 发展性口吃和发展性阅读障碍共同的功能异常

2. 发展性口吃和发展性阅读障碍共同的结构异常(仅儿童)

为了更深入地了解发展性口吃和发展性阅读障碍共同脑区的功能意义,研究使用健康参与者的大脑激活数据库BrainMap分析了共享脑区的功能连接模式与行为。首先,研究基于元分析结果提取了左侧颞下回、颞中回、顶下小叶、缘上回四个脑区作为种子点,使用meta-analytic connectivity modelingMACM)方法研究了大脑内部连接模式,发现左侧脑岛与这些脑区都存在功能连接(图3。脑岛被认为是连接布洛卡区、颞上皮层和顶叶下皮层的关键枢纽,将听觉感知(听到的单词)、视觉表征(书面单词)和发音序列(口语单词)的编码连接起来,并在负责它们之间的转换[9]。此外,许多研究都证明了脑岛在领域一般认知功能中的作用,包括运动规划、执行控制、听觉理解、书面语言和注意等[10-12]研究认为,左侧脑岛和左侧颞顶叶区之间功能连接的中断可能是发展性阅读障碍和发展性口吃的关键神经回路。后续的研究应该继续关注左侧脑岛在语言障碍中的关键作用。


3.  大脑共激活模式图

此外,研究基于BrainMap数据库对上述脑区进行了行为域分析,发现左侧颞中回在语义相关任务中表现出更强的激活。左侧顶下小叶在与注意力相关的任务中表现出更强激活。左侧颞下回则在注意力和语义相关任务中都表现出较强的激活。左侧缘上回在执行与注意力和社会认知相关的任务时显示出较强的激活。左侧脑岛在注意力和言语任务中则往往更为活跃。

文章结论与讨论,启发与展望

研究采用元分析方法揭示了跨语言类型和跨语言模态的共同神经标记物,支持了跨诊断的观点,为发展性语言障碍的大脑功能调控和行为矫治提供了新的视角和神经层面的依据。此外,研究结果将进一步对遗传研究具有深远的意义。共同神经机制的发现表明来自特定核心脑回路的某些基因可能在口语和书面语言相关的基因网络中具有关键作用。然而,尽管研究结果暗示了跨语言类型和跨语言模态之间的内在联系,但是目前元分析可能受限于发展性阅读障碍和发展性口吃研究数量的不平衡以及实验任务的差异,未来需要纳入更多发展性阅读障碍或发展性口吃患者的研究以及其他类型语言障碍的研究以提供进一步的见解


原文链接:https://doi.org/10.1016/j.ijchp.2024.100519


心理所在读硕士生任欢和已毕业博士生李意真为论文共同第一作者,心理所杨炀副研究员为论文通讯作者。该研究获得国家科技创新2030-“脑科学与类脑研究重大项目以及北京市自然科学基金的支持。



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参考文献
1 Büchel, C. & Sommer, M. What causes stuttering? PLOS BIOLOGY 2, 159-163, doi:10.1371/journal.pbio.0020046 (2004).

2 Goswami, U. Sensory theories of developmental dyslexia: three challenges for research. NATURE REVIEWS NEUROSCIENCE 16, 43-54, doi:10.1038/nrn3836 (2015).

3 Ullman, M. T., Earle, F. S., Walenski, M. & Janacsek, K. in ANNUAL REVIEW OF PSYCHOLOGY, VOL 71 Vol. 71  (ed S. T. Fiske)  389-417 (2020).

4 Longcamp, M., Hupé, J. M., Ruiz, M., Vayssière, N. & Sato, M. Shared premotor activity in spoken and written communication. BRAIN AND LANGUAGE 199, doi:10.1016/j.bandl.2019.104694 (2019).

5 Qin, L.et al. A Heteromodal Word-Meaning Binding Site in the Visual Word Form Area under Top-Down Frontoparietal Control. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience41, 3854-3869, doi:10.1523/JNEUROSCI.2771-20.2021 (2021).

6 Astle, D. E., Holmes, J., Kievit, R. & Gathercole, S. E. Annual Research Review: The transdiagnostic revolution in neurodevelopmental disorders. JOURNAL OF CHILD PSYCHOLOGY AND PSYCHIATRY 63, 397-417, doi:10.1111/jcpp.13481 (2022).

7 Koomar, T. & Michaelson, J. J. Genetic Intersections of Language and Neuropsychiatric Conditions. CURRENT PSYCHIATRY REPORTS 22, doi:10.1007/s11920-019-1123-z (2020).

8 Goodkind, M. et al. Identification of a Common Neurobiological Substrate for Mental Illness. JAMA PSYCHIATRY 72, 305-315, doi:10.1001/jamapsychiatry.2014.2206 (2015).

9 Paulesu, E. et al. Is developmental dyslexia a disconnection syndrome? Evidence from PET scanning. BRAIN 119, 143-157, doi:10.1093/brain/119.1.143 (1996).

10 Qi, J.et al. Altered insula-prefrontal functional connectivity correlates to decreased vigilant attention after total sleep deprivation. SLEEP MEDICINE 84, 187-194, doi:10.1016/j.sleep.2021.05.037 (2021).

11 Ackermann, H. & Riecker, A. The contribution of the insula to motor aspects of speech production: A review and a hypothesis. BRAIN AND LANGUAGE 89, 320-328, doi:10.1016/S0093-934X(03)00347-X (2004).

12 Jarrahi, B. et al. Differential functional brain network connectivity during visceral interoception as revealed by independent component analysis of fMRI time-series. HUMAN BRAIN MAPPING 36, 4438-4468, doi:10.1002/hbm.22929 (2015).
编辑︱王思珍
本文完

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