阅读障碍的成因及其证据

閱讀障礙的成因及其證據 閱讀障礙的成因及其證據 　 過去的文獻中，多數的學者認為閱讀障礙的產生原因是語音的認知處理有問題(Swanson, 1984; Vellutino et al., 1982; Stanovich, 1993)。英文是拼音文字，需要語音處理的機轉幫助閱讀識字的發展並不令人驚奇，但是過去的研究者錯將中文視為圖像式或會意(logographic or idiographic system)的文字系統，中文字只需要直接經由字形接觸字義就好，而不需要將文字轉成語音表徵再接觸字義，認為中文的閱讀，是不需要有語音訊息的介入，更依此推論出，中國人是比較不會產生失讀症的患者。一項在費城的研究顯示，針對患失讀症的小孩，教其中文與英文的連結，的確可以改變其閱讀困難的情形(Rozin, Poritsky, & Sotsky, 1971)。但後來的證據顯示，這個說法是錯誤的，在一項跨國研究中，將失讀症的小孩定義在智力正常但是閱讀能力低於其生理年齡兩年的小朋友，發現臺灣的有閱讀困難小朋友並沒有比美國少(Stenvenson, Stigler, William, Lee, Hsu, 和 Kitamura,1982)。 在目前的基礎下，我們並沒有證據中文及英文在reading acquisition上有顯著的不同。以下將簡介三種拼音文字閱讀障礙理論的原因。 第壹節 語音缺陷假說(Phonological Processing Deficit Hypothesis) 第貳節  Magnocellular Deficit Hypothesis 第參節  Temporal Processing Deficit Hypothesis 　 第壹節 語音處理缺陷假說   行為部分：     請看美國30年研究結果。（以前抓的，現在一時找不到，   有興趣的人可以自己找，找到請告訴我，不知道有沒有版權問題，先供您參考，不要害我被告侵權喔）   腦照影部分:      在傳統神經心理學的觀念認為角回(angular gyrus)是負責解碼的部分， Broca area (Inferior Frontal Gyrus, IFG)，Wernicke area（Superior Temporal Gyrus, STG）是負責語意的部分，而extrastriate及 striate cortex部分是關於字形以及視覺處理的部分。如果說這些的神經沒影辦法共同、一致性的處理，某種神經系統的共振或激發，則會出現閱讀困難的症狀。 Paulesu, Frith, Snowling, Gallagher, Morton, Frakowiak 和 Frith(1996) 以PET的技術，要求受試者作韻判別測驗(Rhyming Task)以及短期記憶測驗(short-term memory)，分離出一般及發展性閱讀障礙者腦部激發部位的不同。他們認為，閱讀障礙者雖然也會能夠啟動Broca area(負責segmented phonology)、 Wernicke's area(負責whole word phonology)、及supramarginal gyrus(負責short term store)，但是卻不像一般人一般能夠同時協力進行。除此之外，在兩個作業中，左腦insula都沒有發現激發情形，與控制組相比並達到顯著性差異。研究者認為，閱讀障礙左腦insula功能異常，使得連結前後兩個語言區的減弱，即Broca area, Wernicke area 和 inferior parietal cortex的連結，造成了受試者在語音處理異常的現象。閱讀障礙的產生可能是因為管理咬音的Broca's area及做儲存的SMA中連結的insula無法適當的產生作用，使得做語音處理時的process做不好。 Horwitz, Rumsey 和 Donohue(1998)以PET作腦功能造影研究，以成年閱讀障礙及控制組作為受試者，他們要求作低頻不規則真字的唸音以及規則假字的唸音，在念假字的情形下，控制組在以角回的活動量與V5/MT（一般認為跟快速移動物體的知覺有關）、lingual 和 fusiform gyrus(一般認為跟字形的處理有關)、Broca 和 Wernick附近區域的血管流量有達顯著相關的情形。在唸低頻不規則真字時，lingual 和 fusiform gyrus達顯著，而在Broca 和Wernicke區域的僅在顯著邊緣。然而，在閱讀障礙組部分，所有的相關都消失了。這個研究特別突出角回在於解碼的重要性，一方面在一般人的資料中顯示出在假字唸音時，角回及傳統認為跟字形的處理有關的lingual 和 fusiform gyrus相關，並且只在左半腦發現這樣的現象，另一方面在閱讀障礙組時，發現到這種相關並不存在，而在文獻中，已經知道閱讀障礙者在作假字唸音時有極大的障礙。 Shaywitzs, Shaywitzs, Pugh, Fulbright, Constable, Mencl, Shankweiler, Liberman, Skudlarski, Fletcher, Katz, Marchione, Lacadie, Gatenby, 和 Gore(1998)發表一篇閱讀障礙者的fMRI研究論文，他們要受試者作五種作業，第一種是直線的向位判斷（line orientation judgement task，在下文中以L表示），如\\\/和\\\/兩者是否相同，第二種是字形大小寫的判斷（letter-case judgement task, C），如bbBb和 bbBb是否有同樣的大小寫，在這個作業中的字母是不可能連續發音的，所牽涉的是字形結構的處理，第三種是字母的押韻判斷（single letter rhyme, SLR），如T 和V是否同韻？，第四種是非字的押韻判斷(nonword rhyme, NWR)，如（jete）和（leat）是否押韻，與SLR想比，兩者都是在做判斷，但是在NWR中還要多作一項phonological assembly的工作，第五種是類別判斷（semantic category judgement, SC），如判斷Rice及 Corn是不是屬於同一類別，在這個作業中，受試者不僅要作與音的處理，同時也要作意的處理。利用L 作為基準，以subtraction method可以得到四種不同作業的激發狀態。他們發現到幾個重點： 1.​ 閱讀障礙與控制組相比，在角回(angular gyrus)、 Wernicke's area、extrastriate及 striate cortex部分，控制組會隨著作業越加複雜而有更多的激發狀態，但是在閱讀障礙中沒有，相反的，即使在最簡單的將字形轉字音的作業中，即SLR，發現到閱讀障礙組在Broca area有更多的激發。 2.​ 在控制組的資料中發現到，作SLR時，在IFG的激發與字形判斷沒有不同，但在STG有明顯的不同，而在做NWR時，不管在IFG或是STG都顯著的與字形判斷不同。這顯示IFG是在作一種比較普遍性的有關於語音處理的工作，因此只要是作語音的作業，在IFG周遭的部位都會參與處理，相反的，在STG的部分，只有在做phonological assembly時，才會參與。（但是也是有可能任何的分析都會牽涉到IFG，Posner 和 Abdullaev, 1999有相同的觀念） 3.​ 在研究中發現到組別和腦側化程度的交互作用，控制組比較是在角回, STG, extrastriate 和 striate等部分，在左腦比右腦有比較多的激發，而閱讀障礙組，則在相對的在右腦有比較多的激發。 　 Pugh, Mencl, Shaywtiz, Shaywitz, Fulbright, Constable, Skudlarski, Marchione, Jenner, Fletcher, Liberman, Shankweiler, Katz, Lacadie, 和 Gore (1999) 以相同的作業，驗證在角回與STG, extrastriate 和 striate的function connectivity的假說。Pugh等人要求受試者作L,C,SLR, NWR,SC等作業（與1998年PNAS相同），在分析上，他們以回歸分析的方式，分析角回與其它相關部位的相關，在控制組中，除右腦的大小寫判斷沒達顯著外，其它都達顯著。在閱讀障礙組中，則發現在右腦部分都達顯著，但是在左腦部分，僅在大小寫判斷及單字母押韻判斷中達顯著，而在非字的押韻判斷及類別判斷中則沒有達到顯著性差異。這樣的結果支持了在做閱讀障礙在做phonological assembly時，角回與其它相關部位沒有辦法共同處理的假說。另一方面也驗證了閱讀障礙者會比較依賴右腦，或者說在語音處理時，右腦會有彌補的作用產生，因此在右腦得到比較穩定且效果較大的作用。但更值得注意的是，其實在作語音處理時，閱讀障礙者並不是全然的崩潰，在作SLR時，當只有韻而沒有做phonological assembly時，還是可以得到角回與其它區域的共振，只有在做phonological assembly時，才發生問題。 　 第貳節 Magnocellular Deficit Hypothesis    行為部分   早期閱讀障礙個案的發現的研究，多是從眼科醫學而來的，因此也特別強調視覺因素的重要性，如Orton就認為是因為視覺的病變影響到處理文字的能力而造成閱讀障礙的現象，譬如說將b及p或是saw 與was混淆不清，他也將此稱為Strephosymbolia。 後來的心理學家Seymour(1986)發現的確有一類的失讀症病人是在視覺配對(visual matching task)的作業上表現的比一般人差。不過，在經過年齡及智力的配對下，絕大多數的證據顯示英文失讀症的非語文能力並沒有比一般人差(Swanson, 1984; Vellutino et al., 1982; Stanovich, 1993)。Swanson的研究指出，閱讀障礙與一般受試者在圖形的序列回憶沒有達顯著差異，但是在形音配對連結時，對圖形做語音存錄的能力出現缺陷。 新近的研究顯示，在高階視覺處理部份閱讀也許沒有差異，但是在低階的視覺系統或神經通道，的確發現閱讀障礙的個案，在瞬態系統(transient system) 或是M通道（magnocellular pathway）上有缺陷。 在生理的研究上，已經知道生理上有M通道及P通道（parvocellular pathway）兩個系統負責視覺的處理；而在視覺的研究中，也有兩個系統負責處理視覺訊息，持續系統(sustain system)與瞬態系統，這兩個系統的功能與生理的兩個系統在功能的分工上相當的一致，儘管不是所有的研究者都同意，但許多的研究人員將兩者作直接的配對，認為P通道負責持續系統的處理，而M通道負責瞬態系統的處理。 關於持續和瞬態系統的分別，Lovegrove, Martin & Slaghuis (1986)認為持續系統對於影像的細節部分較為敏感，對於靜止或移動換慢的物體處理比較好，訊息傳遞到腦部比較慢，當刺激呈現後持續的作反應，主要在視覺的中央區域處理，會抑制從瞬態系統傳來的訊息。相對的，瞬態系統對於大的物體及整體形狀的處理比較敏感，對快數移動或閃爍的物體較敏感，訊息傳遞到腦部比較快，只在物體出現及消失時作反應，主要在視覺周邊，會抑制從持續系統傳來的訊息。 Livingstons, Rosen, Drislane, 和 Galaburda(1991)解剖切片五名閱讀障礙者的大腦，發現他們LGN 的M細胞層比一般人少27%，但是在P細胞層卻與一般人相同。同時發現閱讀障礙者在低光度對比、快速變動的黑白棋盤作業中，在VEP(visual evoked potential)有比較低的反應。在對動物的研究中已經知道，注射藥品抑制或直接破壞M細胞層，會降低對於速度或移動物體、低空間頻率(spatial frequency)、高閃動頻率(temporal frequency)的敏感性(Maunsell, Nealey, 和 DePriest, 1990; Merigan, Byrne, 和 Maunsell, 1991)。因此在行為及解剖上都發現閱讀障礙者在M通道的生理及行為上有缺陷。 對於閱讀障礙者在低光對比、低空間頻率、高閃動頻率的不敏感性，許多的研究者並無法得到相同的效果。Johannes, Kussmaul, Munte 和 Mangun(1996)在操弄不同閃動頻率及光度對比的情形下，並沒有發現閱讀障礙及控制組在VEP上的差異。Spinelli, Angelelli, Luca, Pace, Judica 和 Zoccolotti (1997)研究義大利閱讀障礙者，由於義大利語是orthoggrapgy shallow的語言，其GPC規則是一對一的對應，多數的閱讀障礙者其實是surface dyslexia，也就是在作非字解碼或唸音上沒有問題，他們並沒有發現閱讀障礙組與控制組在對比敏感有不同，在空間頻率及閃動頻率的刺激中也沒有與組別有交互作用，他們認為至少在surface dyslexia中，或是orthoggrapgy shallow語言中，並沒有瞬態系統的缺陷。Borsting, Ridder III, Dudeck, Kelly, Matsui, 和 Motoyama (1996)分別以dyseidetic閱讀障礙和dysphonetic閱讀障礙者為受試者，在高閃動頻率、低空間頻率的情形下，只有dysphonetic dyslexia與控制組在空間頻率函數(Contrast Sensitivity Function, CSF)有差異，而在dyseidetic 閱讀障礙中，不管在何種閃動頻率下並沒有差異。這個結果與Spinelli et.al.相同。 在瞬態系統或M通道缺陷假說中，一直沒足夠的理由與閱讀困難相連結，Breitmeyer(1980)提出一個假說是; 當瞬態系統出現缺陷時，沒有辦法控制的抑制持續系統作凝視(fixation)的作用，以致於在閱讀時，學童會出現兩個影像重疊的情形。因此，在行為上，我們可以推論閱讀障礙學童在於閱讀時，凝視的時間會比控制組長，跳躍式動眼(saccade)次數比較多、長度比較短，而反向跳躍式動眼(regression）的次數也比較多，以及在閱讀時，如果一次只呈現一個字的情形，閱讀障礙者的表現應該比整段文章好（因為瞬態系統無法干擾）。 根據Hill & Lovegrove(1993)，將文章的呈現分成三個方式，一個是只看到一個字呈現在螢幕中間，一個是將整個呈現在螢幕上，但是用moving window的方式，讓受試者只能看到一個字，一是將文句整個呈現，沒有遮蔽。記錄受試者的錯誤及理解。研究結果發現，控制組三種情形並沒有差異，但是閱讀障礙者在在整句呈現沒有遮蔽的情形下，錯誤的表現確是在單字呈現以及單字廣度moving window的比整句呈現為低。顯示周邊訊息的確干擾閱讀障礙者的閱讀。不過Kruk 和 Willow(1993)以類似的方式，並沒有得到組別與呈現模式的交互作用。顯示儘管在視覺訊息處理的速度上有差異，但是並沒有支持瞬態系統系統的假說。 Eden, Stein, Wood, & Wood(1994)以眼動儀研究閱讀障礙者與控制組在凝視的異同，他們要求受試者注視儀器呈現的點，的確發現閱讀障礙者的穩定度比較低。Fisher 和 Weber(1990)的研究中也發現相對於控制組，的確有較多的閱讀障礙者作比較多的跳躍式動眼。 不過，與語音相關的研究相同，發現閱讀障礙者在某變項上的差異，可能有許多的原因可以解釋，閱讀能力就是一個重要的原因，不幸的是，如果是做閱讀年紀的控制，上面所討論的許多效果都會消失。就好比一般人在閱讀比較困難的文章時，會有所有上面描繪的的眼動現象。另外值得一提的是，上面的現象並沒有得到不同實驗室一致的支持。 Rayner, Pollatsek 和 Bilsky(1995) 對相關的議題作了不錯的討論，他列舉了五個實驗室關於眼動的研究，除了上面三個實驗室外，另外還有Pavlidis（1985）及 Geiger 和 Lettvin（1987）。 Pavlidis認為某種序列式處理（sequential processing）的缺陷，使得閱讀障礙者在眼動的處理上出問題，因此，在非語文材料中，閱讀障礙者應該也會出現問題，在要求受試者眼睛追蹤由右跳到左，及由左跳到右的點時，發現閱讀障礙者在由左跳到右的情形下時，的確有比較多的由右到左的跳動。Geiger 和 Lettvin則是提出完全不相同的說法，認為正是閱讀障礙者在周邊的訊息處理太好，以致於影響到凝視的處理。 在論文中，Rayner,對於閱讀障礙者是在眼動方面出現缺陷，顯得相當的保留，因為所有的研究似乎都沒有辦法在其它的實驗室重複驗證，而他自己的研究並不支持眼動的異常是造成閱讀障礙的原因。他們說：目前，想要評鑑上面研究的信度還太早，因為並沒有廣泛性的系統驗證上面的假說，甚至是還沒開始，所有的研究似乎都僅存在於提出理論的實驗室內。而在Rayner(1998)的論文中，他認為弱讀學童在閱讀時眼睛移動與常人相異，只是反應其閱讀能力的結果，並不是其原因，是比較恰當的結論。 　 功能性照影研究 在功能性腦造影研究方面，Eden, Vanmeter, Rumsey, Maisog, Woods, Zeffiro(1996)做過一個fMRI的研究，比較控制組和閱讀障礙組在偵測移動點時，在MT/V5區域的差別。他們發現當呈現出靜物，視覺刺激應該會影響P 通道的作用時，兩組在V1及V2上並沒有差異，但是當點是移動的時，也就是刺激比較會激發 M 通道時，兩組在MT/V5上有明顯的差異，閱讀障礙組在點移動時，幾乎在MT/V5沒有激發狀態，相反的，控制組確有相當多的激發。這個證據支持了閱讀障礙者在對於移動物體的不敏感(偵測到點移動速度不同的域值比較高)以及在M 通道功能上缺陷的假說。 Demb, Boynton, 和 Heeger(1998)以低照度(luminance)的低空間頻率正弦波光柵(sine-wave grating)，以及移動點作為fMRI實驗中m通道的刺激，不管是在MT或是V1時，閱讀障礙者的反應都比控制人低。但是在高照度的情形下，兩組之間並沒有差異，有時，閱障組的反應反而比較大。他們的研究將M通道缺陷的部位推到V1的層次。在Eden et.al(1996)的研究中並沒有說明在移動點時是否在V1有組別差異，Demb等人的研究對此作了比較，發現差異在V1時就出現了，這樣的結果也跟Livingstone et.al.等人的結果相符。 不過，也有相當多的實驗是無法得到相同的結果， Vanni, Uusitalo, Kiesila,和 Hari（1997）以MEG測量閱讀障礙者在MT及V1的活動時，並沒有發現閱讀障礙者與控制組在MT及V1的活動有差異，由於MEG是直接的測量神經活動，而fMRI是間接的以BOLD（Blood Oxygenation Level Dependent）來推測神經活動，就理論上來說，MEG對於活動的差異偵測應該是更加敏感，但卻沒有發現MT在偵測移動點的異常。 Eden 和 Zeffiro(1998)做過一個回顧，他們認為，在MT/V5有神經通往角回，企圖以這樣的解釋來整合在語音處理上角回的角色以及在MT/V5的研究結果。Horwitz et al. (1998)發現到的角回跟MT/V5在作假字唸音時，血管血液流量有正相關。也嘗試著在將角回的作用與MT/V5相連結。 一個很有趣的事情是Lovegrove認為閱讀障礙者在瞬態系統的缺陷約有75％，而根據Borsting et al. (1996)、Spinelli et al. (1997)的說法，似乎只有dysphonetic 閱讀障礙者才有瞬態系統缺陷的傾向，依照Boder(1970)對於閱讀障礙的分類，dysphonetic（語音處理有問題） 佔67％，dyseidetic（不能將字會字母串以Gestalts的方式處理）佔10％，混合型佔23％，兩者的數字相當的相似。迄今，並沒有適當的理論，能夠很清楚的說明瞬態系統缺陷和假字唸音缺陷的關係。不過，因為在生理上M 通道的缺陷，是一個非常強而有力的證據，還是有許多的研究者願意將M通道的缺陷當成一個閱讀障礙的標記（marker）(Frith和Frith, 1996; Eden和Zeffiro, 1998)。 就目前的研究證據來看，關於閱讀障礙者的眼動及視覺研究中瞬態系統的缺陷，我們似乎還需相當的保留，至於在生理上M通道的缺陷，以及直接測量M通道處理的功能性照影研究，在phonological dyslexia佔多數的語言中，已經是比較確定的現象。比較缺乏的是如何將此一缺陷與閱讀功能相連接。這可能是支持M通道缺陷者應該努力的方向。 註：目前陽明大學認知神經心理學實驗室正在進行閱讀障礙的功能性磁振腦照影研究，就是基於這一個理論。您若有小孩或自己願意參與我們的研究，請跟我聯絡。 　 第參節 Temporal Processing Deficit Hypothesis 　 　 Paulla Tallal原本是研究語言障礙議題，他認為語言上問題的基本機制是temporal processing deficit，是因為對於語言刺激中在語言脈絡中短暫的語音刺激的辨認有問題，以及在快速呈現的情形下對於短時間的語音訊息的辨識及先後發生順序的辨認出現缺陷。這裡的重點有二，一個是刺激的持續時間短，另一個是刺激的呈現先後順序。他們發現語言障礙者[ba]、[pa]發音的VOT(voice onset time)上，閱障者通常有比較不一樣的VOT，在知覺上，對於兩者的區辨也有困難；而如果將兩個刺激呈現的時間間距縮短，學童在TOJ（temporal of judgement）的判斷上也有困難(Talla, 1984; Talla & Curtiss,1990)。在訓練的研究中，更發現經由對於短暫及快速呈現訊息的處理訓練，能夠增進其語言發展（Merzenich, Jenkins, Johnston, Schreiner, Miller, Talla,1996; Talla, Miller, Bedi, Byma, Wang, Nagarajan, Schreiner, Jenkins, 和 Merzenich, 1996）。而由於語言障礙學童通常也會並發閱讀障礙，她也將相同的缺陷推廣到閱讀障礙的學童（Talla, 1980; Talla & Curtiss,1990）。Miller 和Talla（1995）曾說: Pansensory deficit in processing sensory information, which converges in the nervous system in rapid succession (in the grain of 10 ms), may underlie both the phonological as well as auditory and visual psychophysical deficits……. language/reading impairment Farmer和Klein(1995)的一篇回顧論文中，也明確的將temporal processing deficit指向是閱讀障礙的成因，不只是如此， 他們認為閱讀障礙的temporal processing缺陷，是跨感覺管道的，不管是聽覺的、視覺的、以及感覺動作的，閱讀障礙者在其處理上都會出現缺陷。在文章中，回顧了不同通道的相關研究。 不過，在論文中並沒有清楚的定義什麼是他們所謂的temporal processing。Rayner, et al. (1995)及Studdert-Kennedy 和 Mody (1995)都指出，他們其實是將兩個概念混淆在一起，一個是刺激的短暫，另一個是刺激的快速，甚至是其交互作用。 至少在聽覺部分，在Mody, Studdert-Kennedy, 和Brady （1997）的研究中，發現學童的確在ba 和 pa的TOJ有問題，在ISI越短的情形下，表現越差，這個結果與Paula相同，但是如果將刺激改成ba 和 sa的區辨，不管是在什麼情形下都沒有差別，這顯示是因為刺激本身，而不是刺激的呈現速度出現問題。另一個研究中，想要瞭解受試者是因為語音（phonetic）或聲學（acoustic）上有問題，他們用語音合成的方式將刺激設定成跟ba及 pa的聲學性質相似，(duration 及 frequency在 F2 和F3相似)，發現受試者在不同的ISI下還是能夠做很好的TOJ，綜合其研究顯示，閱讀障礙者僅有在語音相似刺激和 ISI短的情形下，其TOJ才有問題，在非語音刺激，或是ISI比較長的情形下，閱讀障礙組與控制組並沒有不同。這些都顯示出僅僅在語音的刺激上，閱讀障礙者的處理才有問題，而不是所有感覺通道的"temporal processing"有問題。