《Frontiers in Human Neuroscience》：Cortical responses to lipread and text-based audiovisual stimuli in adults with and without dyslexia
编辑推荐：
本研究探讨了语音重校准（phonetic recalibration）现象，即听者能够基于视觉上下文信息调整其对模糊语音的感知。与形成字母-语音关联（letter-speech sound associations）的特异性困难一致，研究发现阅读障碍（dysl
本研究探讨了语音重校准（phonetic recalibration）现象，即听者能够基于视觉上下文信息调整其对模糊语音的感知。与形成字母-语音关联（letter-speech sound associations）的特异性困难一致，研究发现阅读障碍（dyslexia）成人无文本基重校准，但唇读基重校准完好。然而，其背后的神经机制尚不清楚。本fMRI研究检测了34名成人（18名阅读障碍者，16名典型读者）在文本基和唇读基语音重校准过程中的皮层反应。参与者暴露于模糊语音/a?a/与去歧义化视觉信息（“aba”/“ada”文本或唇读视频）配对呈现的情境，随后进行仅听觉分类试验。与先前发现相反，两组均表现出稳健的文本基和唇读基行为重校准效应，典型读者与阅读障碍者之间无显著组间差异。神经影像数据确实揭示了潜在皮层激活中的组间差异。最值得注意的是，与典型读者相比，阅读障碍者在暴露于唇读视频和模糊语音时，双侧梭状回（fusiform gyrus）激活增强，其中左侧梭状回激活与语音处理困难增加呈特异性相关。此外，典型读者在文本基视听刺激期间表现出更高的右侧额叶激活。这些发现表明，尽管阅读障碍成人在行为重校准效应上与典型读者无显著差异，但他们采用了不同的神经处理策略。出乎意料的是，这在唇读视听刺激情况下尤为明显。阅读障碍者对唇读视听刺激相对增加的梭状回和颞上回（superior temporal gyrus, STG）激活，可能与其对模糊语音信号的语音处理存在细微困难有关。
研究背景
阅读是一项复杂且后天习得的文化技能，依赖于大脑整合听觉和视觉信息的能力，特别是将语音与视觉符号相关联。这一过程被称为字母-语音关联（letter-speech sound integration），是流畅阅读的基础，涉及一个分布式的皮层区域网络，包括颞上回（superior temporal gyrus, STG）和左侧枕颞皮层（ventral occipito-temporal cortex, vOTC，含梭状回）。在典型读者中，这些关键区域通过左偏侧化通路实现高效的字母-语音映射，这对单词解码和阅读流畅性至关重要。神经影像学研究表明，阅读障碍（dyslexia）读者难以有效利用这些通路，在需要字母-语音映射的任务中，其STG和左侧梭状回的激活均降低。
研究短期阅读相关的视听可塑性的方法之一是文本基重校准（text-based recalibration）范式。在该范式中，模糊语音与去歧义化文本配对呈现，以考察视听整合。该范式包含两个阶段：视听暴露模块和随后的仅听觉后测试验。重复暴露会创建知觉偏移，这种知觉偏差被称为重校准，它通过短期视听学习暂时性地移动音位边界。重校准在不同模态间具有适应性，可通过多种视觉刺激诱发，包括唇读语音（lipread speech）、口语词语境、显性言语发音和文本。
重校准时的发展轨迹对阅读障碍研究尤为重要。一项纵向研究发现，8-11岁典型阅读儿童在左侧STG和左侧外侧下中央前回（lateral inferior precentral gyrus）的激活呈现年龄依赖性的倒U型变化，表明视听处理过程中的神经激活受发展因素调节。患有和不患有阅读障碍的儿童在行为文本基重校准效应上表现相当，但在fMRI中，阅读障碍儿童的左侧梭状回激活显著低于典型读者，且该激活强度与儿童的阅读和语音技能正相关。此外，双侧颞上回皮层激活增加与较不流畅的字母-语音识别相关。
虽然文本基重校准的神经基础已在不同阅读技能的儿童中得到研究，但对阅读障碍成人的研究仍然有限，并且尚无神经影像学研究直接比较该群体中文本基与唇读基重校准。先前对成人典型读者的研究分别显示，文本基和唇读重校准在后测试验中产生相似的与知觉相关的激活模式，且两种暴露模块都涉及双侧STG、vOTC和额叶区域的重叠网络，而唇读重校准还额外涉及颞中回（middle temporal gyrus, MTG）区域。行为证据表明，阅读障碍成人在文本基重校准中存在选择性缺陷，而唇读重校准保持完好，这表明存在特定的字母-语音处理挑战，而非一般的视听整合障碍。然而，有趣的是，阅读障碍儿童在文本基重校准方面与典型读者相比没有显示出此类差异。这些不一致的发现可能反映了发展差异、方法学变异或样本特定因素。
本fMRI研究旨在探究有和没有发展性阅读障碍的成人中文本基与唇读基重校准背后的神经机制。研究人员假设，阅读障碍成人将表现出减弱的文本基重校准，同时伴有与典型读者相比更低的左侧梭状回激活和更高的左侧STG激活。至于唇读重校准，预期典型读者和阅读障碍者的行为效应相当，与文本基重校准相比，两者都将额外招募MTG区域，且不存在与阅读缺陷相关的差异激活。
研究方法
研究人员共招募41名成人志愿者（22名典型读者，19名阅读障碍者），最终纳入34名参与者（16名典型读者，18名阅读障碍者），所有参与者均为母语为荷兰语的成年人，来自马斯特里赫特大学（Maastricht University）。实验采用3T西门子Prisma MRI扫描仪进行脑成像，使用多波段因子为5的回波平面成像（EPI）序列，并在900毫秒静音间隙内通过MR兼容耳机呈现语音刺激。主要关键技术方法包括：1）通过改变第二共振峰（F2）创建从清晰/aba/到清晰/ada/的九个语音连续体，并个体化确定每位参与者最模糊的/a?a/音素；2）采用文本基和唇读基重校准范式，在视听暴露模块中将模糊语音与去歧义化文本或唇读视频配对，随后进行仅听觉后测试验；3）使用BrainVoyager 23.2软件进行fMRI数据预处理和分析，包括三维运动校正、切片扫描时间校正、高频时间滤波、解剖数据配准至Talairach空间，以及基于皮层对齐（cortex-based alignment）的组平均皮层表征；4）采用两级随机效应一般线性模型（RFX-GLM）分析皮层激活，并通过功能定义的感兴趣区（ROI）进行混合设计方差分析（ANOVA）和相关性分析。
研究结果
3.1 阅读和语音技能
阅读障碍者在单词阅读任务上的得分显著低于典型读者（p = 0.001）。在音位意识（phoneme awareness, PA）任务上，两组之间无统计学显著差异，但阅读障碍者表现出更长准确性校正反应时间的趋势（p = 0.063）。
3.2 离线行为重校准和适应结果
典型读者和阅读障碍者在MRI扫描器外均表现出稳健的文本基和唇读基重校准效应。混合设计ANOVA显示，两种条件下均无显著的组别相关效应。文本基条件中暴露主效应显著（p < 0.001），唇读条件亦然（p < 0.001），表明“aba”和“ada”暴露条件下的反应存在显著差异。唇读重校准效应约为文本重校准的两倍。对于适应任务，文本基条件显示了预期的对比适应效应（p = 0.022），而唇读基条件未显示显著的适应效应。
3.3 扫描器内行为结果
MRI扫描器内的行为结果显示重校准效应幅度较离线会话有所降低。同样，ANOVA确认两种条件下均无显著的组别差异。文本基（p < 0.001）和唇读基（p < 0.001）条件的暴露主效应均显著。
3.4 视听暴露期间的fMRI活动
在视听暴露模块期间，文本基和唇读重校准条件均在广泛的脑网络中诱发了显著的BOLD反应，包括枕叶皮层、左侧梭状回、双侧STG以及额叶和顶叶区域。单独分析显示两种条件激活模式大致重叠。文本基与唇读暴露条件的直接比较显示最小差异，但唇读条件在后部颞中回（pMTG）簇中表现出更强激活。全脑组间比较未揭示显著差异。
3.5 基于ROI的组间比较和相关分析
ROI分析显示，在左侧后部MTG、左侧梭状回、右侧后部MTG和右侧梭状回区域，唇读条件比文本条件激活更强。双侧梭状回区域均显示出显著的“条件×组别”交互作用。在唇读条件下，阅读障碍者比典型读者表现出显著更高的双侧梭状回激活（左侧p = 0.045，右侧p = 0.037）。右侧额叶区域也观察到显著的“条件×组别”交互作用，典型读者在文本条件下比唇读条件下表现出更高的fMRI反应。相关性分析显示，左侧梭状回在唇读条件下的激活与语音测试表现（Spoonerism任务的准确性校正反应时间）呈中度正相关（r = 0.484, p = 0.006），表明更高激活与更差的语音技能相关。该相关在阅读障碍者组内显著（r = 0.540, p = 0.021），而在典型读者中不显著。
讨论与结论
本研究发现阅读障碍成人和典型读者在行为重校准效应上无显著组间差异，且在视听暴露模块期间两组表现出大致相似的神经激活模式。两组在唇读条件下均比文本条件表现出更大的MTG和梭状回激活，反映了唇读增强的视觉言语处理需求。微妙但显著的组间差异包括阅读障碍者在唇读暴露期间双侧梭状回激活增加，且左侧梭状回激活与个体语音处理能力相关。
研究结论：尽管阅读障碍成人在行为重校准效应上与典型读者无显著差异，但他们采用了不同的神经处理策略，尤其是在唇读视听刺激情况下。阅读障碍者对唇读视听刺激相对增加的梭状回和STG激活，可能与其对模糊语音信号的语音处理存在细微困难有关。
