《Social Cognitive and Affective Neuroscience》：Reward-related language processing of maternal speech in infants at different likelihood of ASD
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本研究针对自闭症谱系障碍(ASD)高风险婴儿早期社会性语言发展迟滞的神经机制问题，利用功能性近红外光谱(fNIRS)技术，揭示了6月龄婴儿在聆听母亲声音时，其大脑颞叶-额叶网络激活与功能连接(PLV)的显著差异。结果表明，低风险(LL)婴儿表现出广泛的皮层激活及颞上回(STG)与眶额叶皮层(OFC)间的强连接，而高风险(EL)婴儿则表现为激活减弱及连接缺失。这些神经模式预测了其9月龄时的语言发展水平，为ASD的早期神经生物标志物提供了新证据。
论文解读
在生命最初的旅程中，母亲的声音如同第一缕阳光，不仅温暖着婴儿的心灵，更是其社会性与语言能力发展的关键催化剂。从胎儿期开始，婴儿便对母亲的声音表现出独特的偏好，这种熟悉的声音能够促进大脑左前颞叶的连接，为后续的语言习得奠定基础。然而，对于自闭症谱系障碍(Autism Spectrum Disorder, ASD)高风险婴儿而言，这种由熟悉声音驱动的社会性语言发展路径可能存在着根本性的差异。ASD是一种神经多样性，其特征包括重复性行为、兴趣局限以及社会交往和语言发展迟滞。尽管这些迟滞已被广泛研究，但其根源可能源于基于依恋的母婴沟通系统。在生命的第一年，父母依恋通过面部和声音信号极大地促进了社会性和语言发展。考虑到主要照顾者声音的关键作用，ASD个体可能在处理熟悉声音的过程中出现问题，这种对社会情感声音的漠不关心可能阻碍了他们的发展。
尽管已有研究关注ASD个体对人声的反应，但在婴儿期，针对母亲声音处理的研究仍属空白。因此，本研究聚焦于早期发育过程中，婴儿对熟悉的母亲声音和陌生声音处理的差异。由于在婴儿期诊断ASD存在挑战，研究人员将目标锁定在ASD患儿的同胞婴儿身上，以考察ASD的发展方面。这些参与者被称为自闭症谱系障碍高风险(Elevated Likelihood, EL)婴儿，而将没有ASD同胞的婴儿称为低风险(Low Likelihood, LL)婴儿。
为了揭示母亲声音对不同ASD风险婴儿早期社会性语言发展的差异化影响，研究人员开展了一项纵向研究。他们利用功能性近红外光谱(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)技术，测量了6月龄婴儿在聆听母亲声音和陌生女性声音时的皮层反应和功能连接。研究假设，母亲的声音会增强LL婴儿前颞叶区域的功能连接，而EL婴儿则可能表现出不同的皮层激活模式和较弱的连接。这种反映对母亲声音漠不关心的神经网络的改变，预计将影响其后续的语言发展。
关键技术与方法
本研究招募了25名6至7月龄的EL婴儿和26名同龄的LL婴儿。研究采用功能性近红外光谱(fNIRS)技术，测量婴儿在聆听母亲声音和陌生女性声音时的皮层反应。刺激材料为预先录制的18个短句，采用婴儿导向言语(infant-directed speech, IDS)的丰富韵律。实验采用区块设计，记录含氧血红蛋白(oxy-Hb)和脱氧血红蛋白(deoxy-Hb)浓度的变化，并重点分析oxy-Hb信号。皮层激活分析采用最大t统计量置换检验，以控制家族误差率。功能连接分析则通过计算感兴趣区(ROI)与其他通道之间的相位锁定值(Phase Locking Value, PLV)来评估。此外，研究还结合了6月龄和9月龄时的京都心理发展量表(Kyoto Scale of Psychological Development, KSPD)以及9月龄时的麦克阿瑟-贝茨沟通发展量表(Japanese Communicative Development Inventories, j-CDI)等发育评估数据，以探索大脑反应与后续发育指标之间的关系。
研究结果
1. 皮层激活的显著差异
在听到声音刺激时，LL和EL两组婴儿的血流动力学变化时间进程截然不同。LL组婴儿的含氧血红蛋白(oxy-Hb)呈现逐渐增加的趋势，而EL组婴儿则表现为逐渐减少或快速波动。
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LL婴儿：在母亲声音条件下，LL婴儿在广泛的皮层区域表现出显著激活，包括双侧颞上回(Superior Temporal Gyrus, STG)和缘上回(Supramarginal Gyrus, SMG)。而在陌生声音条件下，激活区域则更为局限，主要出现在右侧颞上回。
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EL婴儿：在母亲声音和陌生声音两种条件下，EL婴儿均未表现出与LL婴儿相似的显著激活模式。
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组间比较：在母亲声音条件下，LL婴儿在包括双侧颞上回在内的广泛区域表现出比EL婴儿更强的皮层激活。在陌生声音条件下，组间差异较小，但LL婴儿在左侧眶额叶皮层(Orbitofrontal Cortex, OFC)表现出更强的激活，而在双侧背外侧前额叶皮层(dorsolateral Prefrontal Cortex, dlPFC)表现出更弱的激活。
2. 功能连接的模式差异
功能连接分析揭示了LL和EL婴儿在语言和奖赏网络连接上的关键差异。
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以左侧颞上回为种子点：LL婴儿在聆听母亲声音时，表现出左侧颞上回与左侧额下回(Inferior Frontal Gyrus, IFG)之间的显著连接，这种连接在EL婴儿中缺失。
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以右侧颞上回为种子点：LL婴儿在聆听母亲声音时，表现出右侧颞上回与双侧背外侧前额叶皮层以及左侧眶额叶皮层之间的强连接。值得注意的是，LL婴儿在陌生声音条件下并未表现出右侧颞上回与左侧眶额叶皮层的连接。
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以眶额叶皮层为种子点：LL婴儿在聆听母亲声音时，表现出双侧眶额叶皮层与左侧额下回、左侧背外侧前额叶皮层以及右侧颞上回之间的强连接。这些连接在EL婴儿中均未观察到。
3. 大脑反应与发育结果的关联
大脑激活和连接强度与后续发育指标存在显著关联。
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皮层激活的预测作用：在LL婴儿中，右侧颞上回的激活强度与9月龄时的短语理解能力呈正相关。而在EL婴儿中，右侧颞上回的激活强度与9月龄时的词汇理解能力呈负相关。
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功能连接的预测作用：在LL婴儿中，左侧颞上回与左侧额下回之间的连接强度，以及右侧眶额叶皮层与左侧额下回之间的连接强度，均能正向预测9月龄时的词汇产生和短语理解能力。在EL婴儿中，右侧颞上回与左侧眶额叶皮层之间的连接强度，也能正向预测9月龄时的词汇产生能力。
结论与讨论
本研究首次揭示了6月龄EL婴儿在处理母亲声音时，其大脑反应与LL婴儿存在显著差异。LL婴儿在聆听母亲声音时，表现出广泛的皮层激活和稳健的功能连接，特别是在涉及声音处理、奖赏和语言功能的区域。而EL婴儿则在这些区域表现出极小的激活和较弱的连接。
社会情感声音处理与右侧前颞叶网络
右侧颞叶区域，特别是颞上回，负责处理声音韵律，包括声音识别和情感韵律。对于LL婴儿，母亲声音引发了右侧颞顶区域的广泛激活，包括颞上回、缘上回、背外侧前额叶皮层和额下回。右侧缘上回是心理理论和心智化能力的关键区域，而背外侧前额叶皮层则与注意维持和情感记忆有关。眶额叶皮层则与母婴依恋背景下的奖赏处理相关。因此，LL婴儿通过右侧颞上回分析声音的身份和情感属性，随后招募各种网络来捕捉积极的情感内容和熟悉刺激的奖赏价值。这种右侧颞上回与前额叶皮层的连接，与LL新生儿中的发现一致，被解释为奖赏网络的一部分。相比之下，EL婴儿对母亲声音或陌生声音均未表现出右侧颞上回的显著激活或强连接，表明EL婴儿可能从6月龄起就无法有效地将母亲声音作为显著的情感线索来使用。
语言相关声音处理与左侧前颞叶区域
在母亲声音条件下，LL婴儿的左侧颞叶和部分顶叶区域表现出广泛的激活，特别是左侧颞上回和缘上回。这些区域与语音处理、声音分割、规则学习和听觉工作记忆有关，表明其超越了声音熟悉度的高阶语音处理。功能连接分析进一步揭示了左侧额下回与左侧颞上回之间的显著连接，这是经典的语言区域，且仅出现在LL婴儿聆听母亲声音时。这些发现反映了LL婴儿在母亲声音的促进下，语言相关网络得到了促进，并对后续语言发展具有预测意义。这种由熟悉照顾者促进的语言网络，在EL婴儿中似乎缺失，这可能是导致其语言困难的原因之一。
奖赏相关脑区与语言区域的连接
以双侧眶额叶皮层为种子点的功能连接分析，为声音处理的社会情感和语言方面提供了新的联系视角。LL婴儿在聆听母亲声音时，表现出双侧眶额叶皮层与左侧额下回（布罗卡区）和左侧背外侧前额叶皮层之间的显著连接。考虑到左侧背外侧前额叶皮层在执行功能控制，特别是语言理解中的作用，母亲声音在眶额叶皮层诱发的奖赏或动机感，可能促进了其与左侧背外侧前额叶皮层和额下回的功能耦合，从而促进了高效的语言处理。此外，本研究中观察到的左侧额下回与左侧颞上回之间的显著连接，可能进一步增强了这个由眶额叶皮层-额下回-颞上回组成的奖赏相关语言网络。基于这一网络，可以推测，在母亲声音下观察到的语言网络（即额下回-颞上回）可能是由眶额叶皮层的动机驱动所促进的。值得注意的是，这些连接仅在LL婴儿中明显。这表明，缺乏这种奖赏相关语言网络的EL婴儿，可能会经历发育迟滞。与后续发展的回归分析支持了这一假设，因为许多眶额叶皮层的连接与9月龄时的语言发展呈正相关。ASD儿童通常对社会刺激漠不关心，表现为眼神接触和面部注意的减少。人声作为一种关键的社会信号，可能反映了这种漠不关心，特别是对熟悉声音的漠不关心，这在EL婴儿中眶额叶皮层连接的缺失中得到了体现。这种差异很可能导致了语言习得的不同发展轨迹。因此，奖赏相关语言网络有潜力作为预测语言迟滞的早期生物标志物。
研究意义与展望
本研究揭示了母亲声音对不同ASD风险婴儿早期社会性语言发展的差异化影响。研究发现，LL婴儿对母亲声音表现出广泛的皮层激活和稳健的功能连接，而EL婴儿则在这些区域表现出极小的激活和连接。EL婴儿在声音处理区域与奖赏相关区域之间连接的缺乏，提示了ASD的潜在早期生物标志物。此外，EL婴儿缺乏显著的奖赏相关语言连接，也揭示了可能导致语言迟滞的途径。这些发现强调了神经对熟悉人声的敏感性，将其视为对语言习得至关重要的奖赏信号。
