阅读障碍儿童的视觉搜索表现
原文作者 Jo Iles, Vincent Walsh* and Alex Richardson
单位 Department of Experimental Psychology, Oxford, UK
摘要：根据阅读障碍的大细胞理论，由于在外侧膝状体大细胞层中出现异常，正常智力水平的儿童可能无法学习阅读。研究者预测在低水平的心理物理学任务上表现出缺陷的阅读障碍者，他们在高水平的视觉任务上也会有缺陷，这些任务并不依赖于外侧膝状体细胞的属性，而是依赖于对主要投入来自外侧膝状体大细胞层功能性区域进行划分。换句话说，在视觉处理的后期阶段，大细胞的缺陷应该是可以追踪的。这种后期处理被认为发生在后顶叶皮层，它损害了一些视觉搜索功能。为了验证这个假设，我们测试了两组阅读障碍的受试者和一组非阅读障碍者在一系列视觉搜索任务中的表现。一组有阅读障碍的被试的运动一致性阈值有提高，即视觉处理早期阶段(如外侧膝状体大细胞层)的缺陷信号有增加，而另一组则具有正常的运动一致性阈值。如果大细胞缺陷扩展到顶叶皮层，那么运动一致性阈值升高的被试在视觉搜索中应该有缺陷，而正常运动一致性阈值的被试则不应该出现。在连续的视觉搜索任务中，有运动一致性缺陷的阅读障碍者也受到损害，但在并行搜索中却没有。正常运动连贯表现的阅读障碍者在视觉搜索方面没有障碍。这一障碍反映在反应时上，但在错误率或按照困难程度排列任务的方式上，这些组之间没有差别。研究结果表明，那些患有与大细胞相关的视觉障碍的阅读障碍者，也有与诸如顶叶皮层等区域功能相关的视觉注意力问题，这些区域主要由来自外侧膝状体的输入所控制。
关键词：视觉搜索 大细胞假说 顶叶皮层
引言
阅读障碍是一种发育障碍，影响3%到10%的人口(Yule et al.， 1974)。这种障碍包括一系列与语言有关的缺陷，包括阅读能力差、写作和演讲能力差，以及许多这些缺陷都可以在阅读障碍的语音描述中得到解释(如:Vellutino, 1977; Ellis and Miles, 1978; Llundberg, Olofsson and Wall,1980; Bradley and Bryant, 1983; Liberman, 1989; Snowling and Rack, 1991; Frith et al.,
1995。一些阅读困难者在低水平的视觉能力上也有缺陷(Lovegrove, Heddle and Slaghuis, 1980; Badcock and Lovegrove, 1981; Slaghuisand Lovegrove, 1985; Martin and Lovegrove, 1987; Williams et al., 1989, 1990;Livingstone et al., 1991; Stein and Walsh, 1997)，但是一个假设来解释视觉问题的作用并不是很确定。的确，视觉缺陷有时不被认为与阅读障碍的阅读任务的不良表现有关(例如，Frith and Frith, 1996; Shaywitz, 1996)。在这种对视觉的忽视背后，一个反复出现的错误是把阅读障碍的视觉和语音解释视为相互排斥的。正如在其他地方所争论的那样，它们可能只是一种非常复杂的疾病的两张面孔，这需要一种更复杂的、超复杂的解释(Stein and Walsh, 1997)。
证据
在阅读障碍者，在需要快速视觉信息的视觉任务上的缺陷在阅读障碍者身上得到了证实，这意味着在侧膝状核(大细胞侧膝状核)中，重要的检测快速、低对比度的信息可能在阅读障碍中受损(Livingstone et al., 1991; see also Breitmeyer et al., 1981;Lovegrove, Gazia and Nicholson, 1990; Stein, 1993, 1994; Cornelissen et al., 1995;Borsting et al., 1996; Edwards et al., 1996))。最近的三项研究与这篇论文有特别的相关性。Cornelissen等人(1995)测试了阅读障碍儿童和正常儿童和成年人在随机点运动图中检测运动一致性的能力。平均而言，阅读障碍者的运动一致性阈值比同龄正常读者高出3%-4%。我们在实验中发现的阅读障碍的一个子集有明显的运动连贯性障碍。然而，迄今为止最直接的演示是一项最近的功能性磁共振成像(fMRI)研究，在这个研究中，运动刺激未能激活阅读障碍受试者的V5(一个重要的运动区域)(Eden et al.， 1996)。其他研究表明，阅读障碍并没有这种视觉障碍(Victor et al.， 1993;Gross-Glenn et al .,1995;约翰内斯等人,1996)。解释不同报告之间差异的最简单的方法是接受一些阅读障碍者，有些阅读障碍者的人没有低水平的视觉缺陷。因此，我们在本研究中使用了两个这样的群体。
基本原理
将侧膝状核缺陷与阅读联系起来可能会出现问题，因为该地区的细胞不具备“阅读区”的特征;例如，他们有小的接受域，对简单的刺激作出反应并且对形式不敏感。大细胞侧膝状核输出服务的区域除了皮层运动区(V5)，还有人们会期望视觉缺陷反映这一点。马诺细胞系统的一个主要输出区域是顶叶皮层，它通过区域V3和外皮层的V5接收大细胞侧膝状核的传入神经。与顶叶视觉区相关的功能，如注意力和视觉空间的整合，在阅读中都可以被认为是重要的(La Berge and Samuels, 1974; Riddoch et al., 1990; Atkinson, 1991)。顶叶皮层有一段时间与阅读障碍有关(见Stein和Walsh，1997)。例如，Eden、Stein and Wood(1991)表明，在阅读障碍儿童中，出现左偏畸变的时钟的趋势要比普通读者普遍得多。这与右顶骨病变后所见的空间血色素相似。有不良反应的儿童表现出明显的证据。右后顶叶功能受损(Stein, Riddell and Fowler, 1989)，受损右后顶叶皮层(PPC)的患者明显受损。收敛控制(Fowler等，1989)。Valdois等人(1995)也报告了发育性阅读障碍者症患者的注意力缺陷，这反映了在获得性阅读障碍中所见的与顶叶皮层损伤有关的疾病Kinsbourne and Warrington, 1962; Behrmanet al., 1990))。
因此，这项研究的基本原理基于以下三点:第一，一些阅读障碍者患者在大细胞侧膝状核上出现了异常;第二，PPC损伤与发育障碍者的一些视觉空间缺陷之间的相似性;第三，在大细胞侧膝状核和PPC之间建立了一个完善的、强有力的解剖联系。
注意和搜索
一个似乎依赖顶叶皮层的功能是视觉空间注意Posner, 1980; Lawler and Cowey, 1987; Arguin, Joanette and Cavanaugh,1993)。需要注意的是，经常使用空间任务或视觉搜索任务来测试。阅读障碍者症在空间上的任务上表现异常(Brannanand Williams, 1987)，也被发现在视觉搜索任务上受损(Williams, Brannan and Lartigue, 1987; Ruddock, 1991)。一些搜索任务包含了阅读的组成部分:目标识别可能对应于字母或单词标识;对干扰项的抑制可以类似于抑制或将未处理的字母或单词分组——在两个任务中都需要快速的跨空间的集成。Williams, Brannan和Lartigue(1987)要求被试者通过一个目标字符的列表来搜索。受试者被要求尽快从上到下扫描阵列的每一行，以达到先前指定的目标字母。搜索时间被发现增加了目标在阵列中的位置。尽管与优秀的读者和成人相比，这些可怜的读者在所有数组上的速度要慢得多，但数组和指令可能会鼓励像阅读一样的眼球运动。一个视觉搜索任务，它不会产生类似于阅读的策略，而是在确定一些基本的视觉处理差异时会更有用。
在视觉搜索文献中，一个一致的发现是当检测任务的性质发生变化时使用了不同的策略。(Treisman and Gelade, 1980)。当目标从显示器上跳下来时，搜索时间没有被显示的条目的数量所影响，这时就会出现并行搜索或“弹出”。串行搜索是一个专注的过程，例如，当需要找到两个特性的连接时;随着越来越多的干扰物出现在数组中搜索时间随之增加。
在本研究中，我们假设大细胞侧膝状核的异常会表现为阅读障碍者的受试者的大脑皮层的缺失，从而有助于阅读能力的提高。视觉搜索任务分为三组:(i)对照组，(ii)有正常运动一致性阈值的阅读障碍患者，(ii)一组具有提高运动一致性阈值的词汇学组。如果视觉搜索占主导地位的是顶叶皮层的完整性，而视觉阅读障碍部分是由于顶叶皮层功能障碍(Stein, 1993)，那么在视觉搜索任务上的缺陷就会被认为是阅读障碍者。此外，我们还预测了阅读障碍。如果没有运动相干性的缺陷，在运动一致性感知上的耳缺陷会比不运动的更严重
研究方法
研究对象
24名受试者参加了实验:(i) 8个对照组，(i) 8个有正常运动一致性阈值(NMDs)的阅读障碍者患者，以及(iii) 8个阅读障碍者患者。提高运动一致性阈值(MDs)。受试者年龄匹配(对照组，平均25，范围20-43;NMDs，均值27，范围15-47;MDs，均值32，范围17-46;1、性别(对照组、6男、2女;NMDs, 7个男性，1个女性;MDs, 6男，2女)。阅读障碍者是由Cornelissen et al.(1995)所研究的人群。这一切都是通过教育心理学家诊断出来的的阅读障碍者。我们通过阅读真实和无意义词汇表1p来证实这一点。运动缺陷(MD)组的运动一致性阈值至少比正常人群高1.5个标准差;非运动赤字组(NMD)与对照组没有区别。阅读能力、运动一致性阈值和IQ的细节如表1所示。
刺激物
使用8个视觉搜索任务，如图1所示，对所有受试者进行简单的运动反应时间任务。这要求被试者用鼠标对显示器上任何视觉刺激的外观进行响应。并且，在搜索测试中使用了相同的数组。
刺激生成一个280毫米times;200毫米监控由486 dxz 66 MHz PC。在每种情况下，目标和干扰物都是随机出现在48的点上。除任务2(颜色/方向连接)外，白色刺激呈现在黑色背景上。线的刺激是3毫米,厚度和刺激被吸引来填补虚拟框大小35毫米times;33毫米,允许一个随机抖动3毫米的任何方向,防止对齐的刺激。在每次试验中，目标要么在场，要么缺席;干扰项的数目是从1、2、4、8或16随机选择的。目标在每个区块50%的试验中出现。
程序
受试者坐在离屏幕95厘米远的地方。总共有8个街区的100个试验。每个主题;在每个块中只有一对刺激被测试。一个典型的测试过程是1小时15分钟，在每次试验开始的时候，屏幕中心出现一个白色的注视点，500毫秒的声音就会发出警报。刺激出现后立即出现，并保持可见，直到受试者作出反应。试验间隔为3000毫秒，未给予反馈。受试者将他们的惯用手放在电脑鼠标上，并指示如果目标出现时按下左边的按钮，如果没有，则按正确的按钮。鼠标被固定在90度的subiect上，这样的响应是当前和底部按钮的顶部按钮不存在。
研究强调了反应的速度和准确性。在8个测试模块之前，受试者接受了160次实践测试，或者直到误差小于5%。一般来说，每门课程只需要一个练习环节。
结果
各组没有差异的简单运动反应时间(RT)任务:单向方差分析P gt; 0.05(意味着RTsplusmn;ISD)控制,NMD,MD组435plusmn;56、435plusmn;480和405plusmn;52女士。搜索时间数据。所有8个条件都由一个双因素混合测量的ANOVA(主题组x干扰)分析。|图2显示了RTs作为所有任务的干扰数的函数。只有现在和正确的反应被用于分析。
事后检验
组间的计划比较表明，MD组在任务2-8上明显慢于对照组。在任务中，效果是:(任务2)F=8.73, Plt;0.01;(task 3) F= 12.52, Plt;0.01;(任务4)F = 7.11,P lt; 0.05;(5)任务F = 22.37,P lt; 0.01;(任务6)F= 11.69, Plt;0.01;(任务7)F= 20.60, Plt;0.01;(任务8)F=11.65, Plt;0.01。然而，在只有一个条件下，对照组和NMD组之间存在显著差异。这是条件5(不熟悉的目标和不熟悉的干扰因素，F=3.36, Plt;0.05)。
任务难度
为了说明所有任务的相对难度，比较了边坡的线性回归。这些显示在的图3中，很明显，所有的组都将颜色弹出任务作为一个并行的、预先细心的搜索(即每个项目的斜率小于10 ms)。在所有情况下，这些小组似乎都以同样的难度对任务进行排序。组间唯一的质量差异是在任务7(同质干扰物)上，对照组作为并行搜索执行，但两个阅读障碍者组作为一个串行搜索(分别为NMD和MD组的16和24 ms)。在误差方面，任何一组图4b之间没有差异(Kruskall-Wallis，在所有情况下均为Pgt;0.05)。
结论
我们在阅读障碍者的亚人群中观察到的视觉搜索缺陷扩展了阅读障碍者的大细胞侧膝状核假说。因此，很明显的是如果不考虑视觉的作用，对阅读障碍的解释就无法实现。在这个程度上，我们的研究支持了Lovegrove, Stein, Eden, Breitmeyer等人的研究。然而，考虑到阅读障碍的视觉和听觉表现的丰富数据，同样明显的是无论是视觉上的还是语音上的阅读障碍的解释，都不足以在广泛的任务中捕捉阅读障碍者表现的丰富性和异质性。
外文文献出处：Dyslexia 6: 163–177
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