神经影像新证据揭示儿童言语失用症的神经基质改变

本研究针对儿童言语失用症（CAS）的神经机制尚不明确的问题，通过多模态MRI技术对71名CAS患儿和30名正常发育儿童进行对比分析。研究发现CAS患儿在左侧中央后回和双侧丘脑存在显著灰质体积增加，且左侧额前斜束（FAT）的各向异性分数（FA）显著降低。这些结构改变与言语严重程度及DDK速率显著相关，揭示了感觉运动控制和白质连接异常在CAS病理机制中的重要作用，为临床诊断和干预提供了新的神经影像学依据。

　　

当我们听到一个孩子说话含糊不清、重复音节困难时，可能很少人会想到这背后隐藏着一种复杂的神经发育障碍——儿童言语失用症（Childhood Apraxia of Speech, CAS）。这种疾病被定义为一种运动性言语障碍，患儿在言语产生的编程、计划和运动控制方面存在缺陷，尽管他们没有神经肌肉功能异常。这些孩子往往需要付出巨大努力才能发出清晰的语音，他们的言语发展之路充满挑战。

为什么有些孩子会患上CAS？这个问题一直困扰着研究人员和临床医生。传统磁共振成像（MRI）检查大多显示正常，这使得探究CAS的神经生物学基础变得异常困难。近年来，随着神经影像技术的进步，科学家们开始从微观结构层面寻找答案。先前的研究虽然发现了一些线索，比如左侧缘上回皮质增厚、弓状束白质减少等，但这些结果因样本量小且不一致而难以形成共识。更重要的是，这些结构改变与患儿临床症状之间的关联尚未明确。

为了解决这些问题，来自意大利IRCCS Stella Maris基金会的研究团队开展了一项突破性的研究。他们在《Brain Communications》上发表了题为《Alterations of the neural substrate in childhood apraxia of speech: new evidence from neuroimaging》的论文，通过对71名CAS患儿和30名正常发育（TD）儿童的多模态脑成像分析，揭示了CAS的神经基质特征及其与临床表现的关联。

研究团队采用了多种先进的神经影像技术。他们使用3D T1加权序列获取高分辨率结构像，通过FreeSurfer软件进行基于感兴趣区（ROI）的形态计量学分析，测量皮质厚度和灰质体积；采用基于体素的形态计量学（VBM）方法进行全脑灰质浓度分析；利用扩散加权成像（DWI）技术，通过概率性纤维追踪重建5个与言语功能相关的白质纤维束，包括皮质延髓束口部组件（CBT-Mouth）、额前斜束（FAT）的两个组件（指向辅助运动区SMA和前辅助运动区pre-SMA）、弓状束（AF）和下额枕束（IFOF），并计算各向异性分数（FA）来评估白质完整性。所有患儿均接受了详细的言语评估，包括语音库存、语音不准确性和不一致性、音节省略以及快速轮替运动（DDK）速率等指标。

MRI结构结果及其与言语测量的相关性

基于ROI的分析显示，CAS患儿在多个脑区表现出显著的灰质体积增加和皮质增厚，这些脑区包括中央旁小叶（左右侧）、中央后回皮质（左右侧）、中央前回皮质（左右侧）、岛盖部（左右侧）、楔前叶（左右侧）、顶上小叶（左右侧）和额上回（左右侧）等。经过多重比较校正后，左侧中央后回体积和双侧丘脑体积的增加仍然保持显著。

VBM分析结果与ROI分析一致，显示CAS患儿在双侧中央前回和中央后回、中央旁小叶、顶上小叶和后扣带回等区域的灰质浓度显著高于TD儿童。

相关分析发现，左侧额中回前部皮质的皮质厚度与DDK3和DDK2呈显著负相关，与言语复合严重程度评分呈正相关。左侧楔前叶的皮质厚度也显示类似的相关模式。相反，左侧丘脑体积与DDK3呈正相关，与言语严重程度评分呈负相关，表明丘脑体积越大，言语表现越好。

结构连接结果及其与言语测量的相关性

扩散加权成像分析显示，CAS组在左侧CBT-Mouth、弓状束和FAT两个组件（指向SMA和pre-SMA）的FA值显著低于TD组。经过多重比较校正后，只有左侧FAT两个组件的FA值差异仍然显著。

相关分析表明，左侧FAT两个组件的FA值与DDK3和DDK2呈显著正相关，与言语复合严重程度评分呈负相关。这表明FAT的白质完整性越好，患儿的言语运动序列能力和整体言语功能就越好。

讨论与结论

这项研究提供了CAS神经基质的全面证据，揭示了感觉运动通路在CAS病理机制中的核心作用。研究发现CAS患儿在左侧中央后回和双侧丘脑存在显著的灰质体积增加，这些区域与体感处理密切相关。中央后回包含初级体感皮层，负责接收来自面部、嘴唇和舌体的触觉和本体感觉信息。根据DIVA神经计算模型，体感反馈在建立健壮的神经程序中起着关键作用，这些程序编码发音器官运动的感官后果。CAS患儿可能存在的口腔体感感觉减少，可能削弱言语产生过程中的体感反馈，阻碍多模态整合言语声音图谱的构建。

丘脑作为一个与感觉和 prefrontal 运动皮层有丰富连接的复杂结构，在言语产生和运动控制中扮演重要角色。它在向多个皮层区域传递即将发生的运动命令信息方面发挥作用，并提供运动响应预期感官后果的预测模型。

在白质连接方面，研究发现CAS患儿左侧FAT的完整性显著降低，且与言语表现密切相关。FAT连接额下回（IFG）与SMA/pre-SMA，在计划、时序和协调方面起重要作用，通过解决顺序运动计划之间的竞争来调节运动输出。左侧FAT损伤与成人失语症患者的言语失用相关，表明白质完整性而非经典言语区域皮层完整性对言语运动技能更为关键。

这些发现对CAS的临床管理具有重要启示。感觉运动处理和体感基础结构的异常，强调了在治疗中使用多模式方法的重要性，包括提供一致的体感输入，这可能解释为什么CAS患儿需要强化的言语运动练习来建立和控制言语产生的功能协同。FAT连接性与言语严重程度的相关性，为进一步理解运动言语障碍的神经基础提供了新的视角。

总之，这项研究通过多模态神经影像技术揭示了CAS的神经基质特征，为理解这一复杂疾病的神经机制提供了重要证据，也为未来开发更有针对性的诊断和治疗方法奠定了基础。研究结果强调感觉运动控制和白质连接异常在CAS中的核心作用，将推动该领域向更精确、更有针对性的干预策略发展。