成人学习不良的神经心理与行为遗传研究成人学习不良的神经心理与行为遗传研究衣新发/林崇德【论文分类】心理学【论文网络来源】http://www.csscipaper.com/B4【期刊期数】2006年02期【论文期刊来源】《心理科学进展》(京)2005年05期第581～585页【作者简介】作者单位：衣新发，林崇德，北京师范大学发展心理研究所（北京100875）。【内容提要】介绍了成人学习不良者神经心理与行为遗传方面的研究，深入分析了成人学习不良中阅读不良的电生理和行为遗传特点，并简要总结了有关数学不良的神经心理与行为遗传的相关机制。【关键词】成人学习不良/神经心理/电生理/行为遗传成人学习不良(adult learning disability,ALD)已成为心理学、教育学、认知神经科学与行为遗传学等多门学科共同关注的问题。ALD有很多亚型，比如阅读不良(reading disability或dyslexia,RD)、数学学习不良(mathematical disability,MD)、写作不良(writing disability,WD)等等，以往在RD和MD两种亚型的研究上积累了丰富的研究成果，尤其是RD。因为ALD可能有神经或遗传方面的形成机制，所以关于RD和MD的研究多数使用的是神经心理(包括核磁共振(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)和事件相关电位(ERP)等等)或行为遗传学的方法。本文从神经心理和行为遗传等角度对ALD、RD和MD的研究进行综合论述。1ALD的神经心理和生理研究许多研究试图去定义和描绘学习不良成人的异质性。一项研究运用神经心理测验的方法测查了75个具体领域学习不良(special learning disability,SLD)的成人[1]，发现其中的大部分成人都有一处或多处中枢神经系统的障碍，而导致在使用口头语言、书面语言或非语言表达方式的时候而表现出来的知觉、理解和使用概念方面的困难。临床研究发现，患有1型神经纤维瘤(neurofibromatosis type 1,NF-1)的儿童容易发生学习不良，许多感染上此病的个体都表现出诸如视觉空间选择和运动等方面缺陷的症状。NF-1是由于第17对染色体的一个显性等位基因(dominant allele)(17q11.2)导致的，这个等位基因被认为与抑制肿瘤有关，在90％的情况下是由父亲遗传的。然而，这种基因的突变率很高，大约有一半的患者都是新突变(new mutation)导致的。在新生儿中的发病率约为1/3000，是最为常见的遗传疾病之一。约一半的NF-1患者终其一生都要深受它所带来的医学和社会并发症，比如学习不良的折磨。尽管中枢神经系统的病变可能存在于NF-1个体中，但更普遍的现象是临床中当用MRI对患者的大脑扫描时出现的反常变亮现象。这些变亮的区域叫做高度过敏区(hyperintensities)，在50％～60％的NF个体中都存在，但是这一区域一直未能与神经功能紊乱和认知损伤联系起来。直到1994年代，研究才发现，高度过敏区的位置和数目大小以及出现与否都与个体的神经心理特征有很大关系，同时也发现这一区域的异常可能是NF个体学习不良的神经病理学基础[2]。有研究者认为，学习不良或许是NF-1最为普遍和具体的表现[3]。在NF-1人口中学习不良的比率从25％到60％不等。Itoh等研究者认为[3]，NF表现了大脑中髓磷脂的(白质)异常发展，但是其效应可能是短时间的。North等人假定，通过MRI技术所记录的异常信号可能仅仅是非常广泛的大脑白质病变的一种放射线的标记而已。所以与NF相关联的高度过敏区可能与学习不良有更为广泛的联系，而白质的病变可能是非言语学习不良(比如视觉空间的加工和复杂的动作技能方面的学习不良)潜在的病因[4]。2成人RD的电生理和行为遗传研究2.1成人RD的电生理研究研究发现，78％的学习不良成人都存在着RD现象。对于成人RD的机制有两类理论解释：第一是语言学层次的，认为RD是由于语言加工的缺陷，即语言表征和加工的缺陷导致的，但RD个体的其他认知能力和信息加工能力是完整的。这种理论将RD分成“语音RD”、“语义RD”以及“表层RD”等等；另一种理论则指出，RD是由更深层的、更基本的视觉与听觉缺陷造成的，其根本的原因在于非语言的听觉和视觉能力的损伤或发展不完善。虽然这两个理论存在一定分歧，但从根本上看是相互补充的。2.1.1语言学层次的ERP研究Peabody图片词汇测验(PPVT-R)[5]是一个信、效度较高的词汇知识测验。测验在计算机上呈现，在每个项目施测时，被试都会看到一个与读音形式呈现的单词相匹配的图片，单词和图片有的一致，有的不一致。在测验的同时，进行ERP记录。与图片不一致的单词读音会诱发大脑产生两个波的成分：(1)语音失匹配波(PMN)，当开始的音素和期待的单词的首位音素不一致时，会引发PMN；(2)N400，由语义期待失败引起，呈现的单词的语义和期待的单词的语义不一致时，就会引发N400。Macpherson等研究者使用诱发电位的方法，测查了不同类型的RD(包括有语音缺陷的RD和无语音缺陷的RD)个体和正常读者在语音加工的过程中大脑激活情况[6]。与图片词汇测验所不同的是，该研究向被试以读音的形式呈现口语词，被试的任务是判断启动刺激与探测刺激的起始(initial)音素是否相同，记录被试的ERP。结果发现正常读者的ERP在押韵目标词上出现N400效应，即在目标词出现250～450ms之间，押韵目标词ERP波幅小于不押韵的目标词ERP的波幅，这种效应广泛分布在双侧皮层(顶叶，颞中顶和枕叶)，在后脑区达到顶峰。非语音障碍的RD者在这个时间段出现了同样的N400的启动效应，但只是在颞中顶。语音障碍者在250～450ms之间没有出现任何效应，但在450～550ms之间在后脑区出现了启动效应。Robinchon的研究记录了句子呈现以后ERP的晚期成分[7]，发现在与语境匹配的情况下，从600ms开始，RD者和控制组的ERP出现了差异。这种差异表现在RD者的ERP趋向正性(控制组趋向为负)。研究者进一步指出，这个晚期成分反映了RD个体在句法理解的时候比控制组遇到了更大的困难。这与临床阅读测验里RD组比控制组需要更多的时间这一发现是一致的。Georgiewa等研究者把ERP和fMRI相结合，研究了9个RD被试和8个正常读者的语音加工特征[8]。他们将实验材料设计成1个音节、4个音节的真词和假词，视觉呈现这些材料，记录250～500ms的ERP。研究表明，在假词阅读的任务中，RD者左侧前额的ERP和控制组有显著差异。研究者认为，这是因为阅读假词对语音解码能力的要求更高。两组被试左前额神经活动的差异和fMRI研究的结果是一致的。2.1.2感知觉加工的ERP研究对RD感知觉加工的研究主要是围绕听觉和视觉这两种加工形式展开的。Schulte-Krne等人以失匹配负波(MMN)为指标，采用被动听觉Oddball范式，在实验刺激为言语条件和非言语条件下比较了RD组和控制组的成年人，在辨别标准刺激和偏差刺激时的差异[9]。言语刺激是音节(标准刺激/da/和偏差刺激/ba/)，非言语刺激是纯音(标准刺激为1000Hz，偏差刺激为1050Hz)。研究发现，在两组被试问纯音刺激所引发的MMN没有显著差异，而在RD组中言语刺激诱发的MMN波幅要比在控制组中诱发的MMN的波幅小。研究者认为，这个结果反映了RD成人对听觉瞬时信息加工的缺陷，但由于RD成人只在对言语刺激的加工上和控制组有显著差异，而在对非言语刺激即纯音刺激的加工与控制组成人没有显著差异，所以，RD成人的听觉信息加工缺陷主要是基于言语知觉的。在成人RD的视觉加工机制方面，人们提出了视觉巨细胞障碍假说(visual magnocellular deficit)，即认为RD者视觉神经系统中的巨细胞障碍，导致他们对某些类型的视觉刺激加工出现困难，进而影响阅读。然而，只有少数的ERP研究证实了这一假设，且结果不尽一致。Livingstone研究被试在知觉低视觉对比度和快速反转棋盘格时的VEP(visual evoked potentials)[6]，结果发现RD的VEP较控制组减弱，从而为视觉巨细胞障碍假说提供了解剖学上的证据。Romani等人的研究结果也支持了视觉巨细胞障碍假说[10]，表示这种缺陷同刺激的空间频率和时间频率有关。与之相对应的是，Johannes等人重复了上述Livingstone的实验，使用了相同的实验仪器和材料，采用了几个不同的反转速度和对比度水平，但是没有发现在视觉对比度和快速反转模式下，RD组和控制组的差异[11]。2.2成人RD的行为遗传研究目前越来越多的研究发现，成人RD有一定的遗传和神经基础。近年来在行为遗传学上最令人兴奋的发现是，首次成功地使用成对同胞的QTL(Quantitative trait locus)连锁设计方法查明和复制了第6对染色体的短臂(6p21)上RD的连锁[12]。Sally等人研究了223对同卵双生子和168对异卵双生子，在每对双生子中至少有一个被诊断为是RD。使用多重回归分析等综合方法发现，RD的遗传力在0.58左右(±0.08)[13]。家族研究表明，RD在家族中发展。例如，最大的一项家庭研究考察了1044个人，包含125户有RD的家庭和125户控制组家庭后得出结论：有RD的孩子的同胞和父母的成绩显著落后于控制组家庭的同胞和父母[14]。大量双生子研究都证实了遗传对RD的影响[15]。在200对双生子中，同卵双生子同时出现RD的概率是66％，异卵双生子同时出现RD的概率是43％，表明存在中度的遗传影响。作为双生子研究的一部分，现在有人创造出一种新方法来估计遗传对RD者与正常人群平均数之间的差异的影响作用[20]。这种方法依据发明者的名字而命名为DF极端分析法。对RD的DF极端分析预测：RD者与正常人群的平均数的差异，大约有一半可由遗传来解释。对于RD的传播方式，研究者提出很多设想，其中主要是常染色体的显性传播(autosomal dominant transmission)和与X联系的隐性传播(X-linked recessive transmission)。常染色体的显性传播假说考虑到家庭相似性高发生率，但是不能解释大约有1/5的RD者的亲属没有患病的事实。X联系的隐性传播假说是为解释发病率男性高于女性的障碍而提出的，RD就是如此。现在人们普遍接受这样一个观点，即同许多复杂的学习不良一样，RD是由多基因和多环境因素引起的[16]。3成人MD的神经心理与行为遗传研究神经心理学的临床和实验研究，发现了两种对立的基本算数技能缺陷：事实提取和程序性的缺陷。虽然这两类缺陷都与大脑左半球的功能有关，但两者的发展轨迹是不一样的[17]。事实提取缺陷与某种形式的RD共存，但程序性缺陷和言语技能的关系还不是很清楚，有一种可能的解释是：言语技能在最初的算数程序学习中起着中介的作用，算数程序通过言语获得，但随着练习，渐渐进入一个与言语技能分离的记忆系统中储存起来，从而在功能上与言语技能有了明显的区别。相对于认知心理学对MD的研究，神经心理学的新发现是空间计算失能(spatial acalculia)，该问题主要与右脑有关，是指在对数字信息的空间表征和一些概念性的问题上存在缺陷(如对位置的理解，列竖式等)，与RD不共存[18]。Dehaene等的一系列行为与脑成像实验发现，精确算数(exact arithmetic)能力(如精确地算出两个数之和)是通过一种语言-特殊模式(languagespecific format)获得的，很难迁移到其他语言或新的事实中，应纳入到包括语词-联想加工的网络中。而近似算术(approximate arithmetic)能力(如估计计算结果的大小，找出近似值等)则表现出语言独立性(language independence)，依赖于数字大小意识(a sense of numerical magnitudes)，定位于涉及视觉-空间加工的两半球顶叶[19]。该发现支持了视觉-空间性计算失能现象的存在。神经心理学的这些研究成果对认知研究的一个启示是：数字加工的认知模型需要进行调整，要考虑到视觉-空间表征在算术问题解决中的作用。关于遗传对MD的影响的研究是1995年开始的。一项有关MD的双生子研究表明，遗传对MD有中等程度的影响[21]；另一项研究则发现MD与RD在遗传上有相当程度的重叠[20]。诊断这些不良的依据是这些MD者的成绩明显低于人们期望其应有的数学认知能力。此外，Olson等发现，那些常与事实提取问题共存的语音困难至少在部分上是遗传的，因此数学事实提取和言语缺陷也很可能具有遗传性，而且反映了某种潜在的语义-记忆问题[21]。总之，MD的行为遗传研究还处于起步和积累的阶段。【参考文献】[1]Craig A,Michaels J,Wayne L,et al.A neuropsychological approach to the assessment of adults with learning disabilities in vocational rehabilitation.Journal of Learning Disability,1997,30(5):544～551[2]Vickie R,Brewer,Bartlett D,et al.Learning disability subtypes in children with neurofibromatosis.Journal of Learning Disability,1997,30(5):521～533[3]Itoh T,Magmaldi S,White R M,et al.Neurofibromatosis type 1:The evolution of deep gray and white matter MR abnormalities.American Journal of Neuroradiology,1994,15:1513～1519[4]North K,Joy P,Yuille D,et al.Specific learning disability in children with neurofibromatosis type 1:Significance of 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