孤獨癥個體語言障礙的神經電生理及影像學研究進展

何紅艷 李金花 孔 利 安 瑞 彭甜甜 王和平*

(1.華東師范大學 教育學部特殊教育學系 上海 200333；2.深圳市南山區龍苑學校 廣東 深圳 518052)

一、引言

孤獨癥譜系障礙(Autism Spectrum Disorder，簡稱ASD)是一種廣泛性的神經發育障礙[1]。語言障礙與ASD共患率較高，并表現出其相應的語言特征，如語言韻律失調、人稱代詞混用、語義理解以及語用能力受損等[2]。語言是人與人之間溝通的橋梁，是人類重要的社交符號。孤獨癥個體的語言障礙導致他們在人際交往、學業成績以及未來生涯發展等方面面臨諸多困難[3]。為解決這一問題，越來越多的學者開始關注孤獨癥個體語言領域的研究。

以往研究一般通過標準化測驗(如語言評估量表)和非標準化測驗(觀察、訪談等)等行為測量學方式來研究孤獨癥個體的語言能力。它們可以記錄孤獨癥個體語言損傷的程度，但不足以揭示語言障礙背后的神經發育特征[4]。隨著生物醫學和腦神經科學的快速發展，學者們借助功能性磁共振成像(Functional Magnetic Resonance Imaging, 簡稱fMRI)、磁共振成像 (Magnetic Resonance Imaging，簡稱MRI)、事件相關電位(Event-Related Potential, 簡稱ERP)、彌散張量成像技術(Diffusion Tensor Imaging, 簡稱DTI)等影像學和電生理技術對孤獨癥個體語言障礙的神經機制進行了深入的研究，并取得了較多實證研究成果。基于此，本文將綜述近十年以來神經電生理和影像學技術對孤獨癥個體語言障礙病因病理的研究成果，以期為該領域的研究、教育和干預提供一定的參考。

二、研究方法

本研究主要采用布爾邏輯檢索法進行文獻搜索。英文檢索詞以孤獨癥(“autism”“ASD”“autism spectrum disorder”)、影像學技術(“MRI”“fMRI” “NIRS”等)、神經電生理(“MEG ”“EEG”“ERP”等)和語言(“language”)等為關鍵詞進行組合搭配，中文檢索詞以“孤獨癥”(自閉癥)、“神經電生理”(腦電圖、腦磁圖、事件相關電位)與“影像學技術”(核磁共振、近紅外光學腦功能成像)等為關鍵詞進行組合搭配，在中國知網、萬方、EBSCO、web of science 等數據庫中進行搜索。初步檢索文獻277篇，隨后對重復的文獻進行剔除，并通過閱讀文獻題目與摘要進一步篩選。篩選標準為：(1)研究對象確診為孤獨癥且有語言障礙，不包括高風險孤獨癥個體；(2)文獻發表時間在2010—2021年間，且經過同行評審；(3)所選文獻中必須至少采用以上一種神經電生理或影像學技術來研究孤獨癥個體的語言；(4)實證研究，不考慮文獻綜述。最終獲得18篇符合篩選標準的實證研究文獻。

三、神經電生理方面的研究

(一)腦磁圖

腦磁圖(Magnetoencephalography, 簡稱MEG)是一種應用腦功能圖像的檢測技術，通過對個體實施完全無接觸、無侵襲、無損傷的大腦研究，能精確地從時空上提供腦組織電生理的功能性信息[5]。 大多研究認為，孤獨癥個體語言障礙與P50m、M100潛伏期、MMF潛伏期等神經生理學指標有關。P50m是聽覺誘發磁場的成分之一，可用于深入了解個體處理聽覺信息的能力[6-7]；M100潛伏期是聽覺系統傳導速度的指標[8]；MMF是對一系列刺激中的某一個刺激進行反應，被動參與聲音處理，且可以預測語言的功能[9]。這些生理指標代表了兒童發育過程中大腦的成熟。

Yoshimura等人使用MEG研究了33名3—7歲高功能孤獨癥兒童和35名普通個體在接受雙耳人聲刺激任務中P50m與語言能力的關系，結果發現兩者沒有關系，但高功能孤獨癥兒童大腦皮層活躍水平表現出較少的左偏側化及較多的右偏側化，且P50潛伏期隨年齡增長逐漸縮短[10]。Berman等人使用MEG和動態磁共振成像(Diffusion Magnetic Resonance Imaging, 簡稱dMRI)研究了孤獨癥兒童和普通個體聽覺語言系統功能和結構的關系。其中，MEG用以測量聽覺誘發M100潛伏期和聽覺元音對比度錯匹配MMF潛伏期，dMRI用以測量腦白質微結構。結果發現，在聽覺和語言系統中，普通個體的白質完整性和腦皮層電生理學相連接，即普通個體的白質微結構特征與M100和MMF潛伏期有關。但在孤獨癥兒童中，白質微結構不能預測M100或MMF潛伏期，孤獨癥兒童腦白質和皮質功能發育異常，并伴有異常的側化。研究還發現，延遲M100與孤獨癥個體的嚴重程度有關，而MMF延遲與其語言障礙有關[11]。

部分研究還發現，孤獨癥個體語言障礙與腦波異常有關。You 等人使用MEG研究了高功能孤獨癥青少年及普通同齡人在詞匯和認知控制加工過程中θ波振蕩的時空分布特征。結果發現，與普通同齡人相比，高功能ASD青少年在詞匯決策任務上表現出更低的準確率和更長的反應時間；在左側額顳葉語言網絡和跨越連續時間窗的內側額葉執行區表現出異常的θ波功率[12]。

(二)事件相關電位

事件相關電位是一種特殊的腦誘發電位，反映了個體在認知過程中對刺激的反應。ERP具有數據采集快、時間分辨率高的優勢[13]，可以用來檢測和識別孤獨癥個體語言障礙的神經機制。

目前研究者一般使用ERP來研究孤獨癥個體的語義加工特點與機制。DiStefano等人使用ERP研究了孤獨癥兒童語義加工的神經相關因素，結果發現與普通兒童相比，孤獨癥兒童并不缺乏語義加工的能力，但由于其心理表征的整合有限，在N400潛伏期更長，具體表現為語義信息加工速度緩慢[14]。Coderre等人使用ERP研究了孤獨癥成人和普通成人對詞匯語義加工(書面語)和視覺語義加工(圖片)的反應，結果發現，孤獨癥個體能進行詞匯和圖片的語義處理，表明孤獨癥患者在視覺與詞匯語義加工方面沒有困難[15]。

綜上所述，孤獨癥個體在加工語言相關信息時，大腦皮層激活模式異常，主要表現為大腦向右偏側化、腦白質和皮質功能發育異常、θ波異常等；孤獨癥個體不缺乏語義加工的能力，但表現出語義加工速度緩慢、視覺語義加工優于非視覺語義加工等特點。從已有研究可以看出，研究的對象多為高功能孤獨癥個體，但這不能代表所有孤獨癥個體表現出來的共同語言障礙，因此后續研究中低功能孤獨癥個體的研究也值得嘗試；另外，研究發現孤獨癥個體有語義加工的能力，因此，特殊教育工作者有必要根據其優勢進行針對性的教育。

四、影像學方面的研究

(一)功能性磁共振成像

功能性磁工振成像是20世紀90年代開始興起的一種新型磁共振成像技術，結合了功能、解剖和影像三方面信息，為磁共振技術從傳統的單一形態結構研究向結構與功能相結合的系統研究提供強有力的技術支持[16]。當大腦在處理語言時，不同的大腦區域會被激活，fMRI高空間分辨率的特點可以較準確地定位腦語言區，成像技術和圖像處理方法可以將腦的活動以直觀的圖像表達出來[17]。研究者通過fMRI可以了解孤獨癥個體語言區的腦神經機制與特點。

Kim等人使用fMRI研究了孤獨癥兒童和普通兒童在社交語言理解任務中行為和神經活動的差異，結果發現與普通兒童相比，孤獨癥兒童完成任務的準確性差，右下額回(Right Inferior Frontal Gyrus, 簡稱RIFG)活動顯著降低，反應時較長[18]。Knaus等人使用fMRI研究了孤獨癥青少年相對于普通青少年在動詞語義處理上的差異，并探討了腦部激活與語言行為之間的關系。結果發現，相較于普通青少年，孤獨癥青少年左前運動區、左額葉和左顳葉的激活更少，這些區域激活的減少影響了孤獨癥青少年的語義工作記憶、語義編碼和語言表達能力等[19]。Groen 等人使用fMRI研究了孤獨癥患者的左下額葉(Left Inferior Frontal, 簡稱LIF)與其語義和語用的關系，結果表明，在需要整合說話人信息的句子中，孤獨癥組左下額葉區域的激活異常減少，導致了孤獨癥患者在語用和語義方面存在缺陷[20]。

大多數研究認為，孤獨癥個體語言障礙還與其大腦功能連結性減弱和語言網絡的協調能力較差有關。Kana 等人使用fMRI研究了孤獨癥青少年與普通青少年在“自我—他人”表征任務處理中大腦活動和功能連接方面的差異，結果表明，孤獨癥組在進行自我相關加工過程中，左下額回和左頂下小葉的活動減少，這反映了其較低水平的語義處理和自我處理；在處理自我相關詞匯時，前扣帶回皮質與部分大腦區域(含額下回、顳中回、殼核和小腦等)的功能連接性明顯減弱[21]。Williams等人使用fMRI研究了兩個不同年齡階段的孤獨癥個體相較于同齡普通個體在文本理解任務中的神經學差異，結果發現，普通個體與孤獨癥個體對具有諷刺意味文本任務的理解均存在困難，但兩者在應對該任務時的神經活動表現不同，普通個體左半球語言網絡的協調能力更強，功能連接性增加；但孤獨癥個體的左半球語言網絡的協調能力較差，功能連接性差且沒有顯著的增強[22]。Verly 等人使用靜息態功能磁共振成像(resting state functional Magnetic Resonance Imaging, 簡稱rfMRI)研究了有語言障礙高功能孤獨癥個體語言網絡的功能連接性，結果發現，與普通個體相比，孤獨癥個體大腦和小腦的語言區域相對分離，語言網絡中的功能連接性整體下降，這可能導致了孤獨癥個體的語言功能障礙[23]。

(二)磁共振成像

磁共振成像是一種安全無損傷的影像學技術，廣泛應用于臨床診斷和生物醫學基礎研究。相對于生物醫學領域內其它影像學技術來說，MRI主要具有以下優點:無損傷，可以多次重復檢測；多參數成像，從而獲得不同方面的信息，如組織結構信息、代謝信息以及腦功能活動信息。

大多數研究發現，孤獨癥個體腦部語言區域結構的體積和功能與普通個體有差異。Zoccante等人使用MRI研究了孤獨癥兒童頂葉體積與語言的關系，結果發現，孤獨癥兒童左頂葉灰質體積與說出第一個單詞的年齡有顯著相關(r=0.50，p=0.007)，即孤獨癥個體說出第一個單詞的年齡越大，左頂葉的體積越大，語言發育越慢[24]。Floris等人使用MRI研究了語言發育遲緩和無語言發育遲緩的孤獨癥成年男性在大腦皮層語言相關結構的偏側化差異，結果發現，與對照組相比，伴有語言發育遲緩者在頂葉下小葉內有較強的右偏側化現象，此外沿聽覺皮層(包括顳葉平面、赫氏回、后緣上回和頂葉蓋)左偏側化減少的現象更明顯，而聽覺區域左偏側化的減少會影響兒童社交[25]。Lucibelloa等人使用MRI研究學齡前孤獨癥兒童中可能出現的臨床和影像學表現模式，結果表明，學齡前孤獨癥兒童的總灰質體積、總皮質灰質體積和杏仁核體積明顯大于普通兒童，這些體積的偏大可能導致其語言相關區域的損傷[26]。Knaus等人使用MRI研究了有表達性語言障礙和無表達性語言障礙的孤獨癥兒童在解剖學上的差異，結果表明，與語言表達能力正常的孤獨癥兒童相比，語言表達能力受損的孤獨癥兒童的顳平面(planum temporale, 簡稱PT)解剖異常[27]，即孤獨癥兒童的表達性語言缺陷可能與較小的PT體積有關。

(三)彌散張量成像

彌散張量成像是基于組織結構中水分子的擴散運動來成像，可無創展現神經束的結構和形態，提供纖維通路局部結構的特性[28]。DTI的最大優勢是能夠以量化的形成直觀地顯示腦內纖維束微觀結構變化。目前研究者使用DTI研究孤獨癥個體語言功能與結構相關的纖維結構信息。

Knaus等人使用DTI研究了孤獨癥個體與普通個體語言功能的偏側化和語言區域解剖學之間的關系，結果表明，語言偏側與語言區域解剖學之間有關。主要表現為：與左利手孤獨癥個體相比，右利手語言激活的孤獨癥個體和普通個體的額葉語言區灰質體積要小；另外，右利手組弓狀束的各向異性值(Fractional Anactional, 簡稱FA)高于左利手，說明右利手組的大腦功能性連接更強[29]。Verly等人使用DTI研究了語言網絡神經連接與語言功能的關系，結果發現，語言網絡的神經連接與語言功能有關。具體表現為孤獨癥個體在右半球房顫、下額葉和上顳葉、右半球弓狀束上有缺失，從而導致其語言障礙[30]。Sahyoun等人使用DTI研究了高功能孤獨癥兒童和普通兒童在視覺空間和語言加工神經認知基礎上的差異，結果發現，普通兒童在加工任務時依賴于額葉和顳葉語言區，孤獨癥兒童在加工時依賴于枕頂和腹側顳區，這可能是由于孤獨癥個體額葉語言區域的激活受損，因此更依賴于視覺加工[31]。

以上影像學研究顯示，孤獨癥個體語言障礙的大腦的激活區域、結構、功能、體積以及加工方式與普通個體存在較大的差異，孤獨癥個體的腦部區域活動激活較少；孤獨癥個體的大腦結構不完整、加工區域不同，在功能上出現連接性較差、整合性較差、語言偏側化的現象，在體積上出現左頂葉灰質和杏仁核體積明顯偏大、顳平面體積小等情況。從影像學的研究結果可以看出，普通個體與孤獨癥個體在語言發展方面有較大的差異，提示孤獨癥個體家長或教師需要根據其語言發展的特點進行有針對性的、個別化的教學與調整。

五、啟示

(一)對后續研究的啟示

1.綜合運用多種技術，拓寬研究廣度

后續研究應綜合采用多樣化的技術，對孤獨癥個體語言障礙的神經機制進行研究。目前研究主要采用fMRI 、MRI、MEG、ERP等技術，以fMRI 為主。但fMRI設備價格昂貴，且在研究和應用中需要有標準化的任務刺激模式，對被試配合度要求高[32]。這導致了以往研究的被試常為高功能孤獨癥青少年和成人，缺少低功能孤獨癥個體、孤獨癥嬰幼兒和兒童。近年來，隨著腦神經科學和生物醫學的快速發展，新技術不斷涌現，如近紅外光學腦功能成像( funcitonal near-infrared spectroscopy, 簡稱fNIRS)，它是一種無創性的新型光學成像技術[33]，對人體無害、便攜、成本低，可在自然情境下對孤獨癥個體進行超掃描，在線實時觀察孤獨癥個體更真實的大腦激活情況，且使用方便，適用于嬰幼兒和孤獨癥個體[34]。因此，在未來對孤獨癥個體語言障礙的研究中，可將fNIRS與其他技術相結合，在自然情境下探討各年齡階段孤獨癥個體語言障礙的神經機制。

2.拓寬研究對象范圍

已有研究中研究對象的范圍較單一，主要表現在年齡、孤獨癥類型、性別、數量上。在年齡上，納入研究的文獻主要以兒童、青少年與成年孤獨癥個體為主，缺少嬰兒階段的孤獨癥個體；在性別上，主要以男性為主，缺少女性孤獨癥個體；在孤獨癥類型上，主要以高功能孤獨癥為主，缺少低功能孤獨癥個體，高功能孤獨癥個體的語言、認知水平相對較好，因此，不足以代表患有孤獨癥個體共有的語言障礙[35]；在數量上，大多數研究存在樣本量較少和不均衡的現象，例如，在研究孤獨癥個體語言與語言偏側化的關系時，左撇子孤獨癥個體的數量較多，但左撇子對照組的數量比較少，因此在結果上的精確度可能會降低[36]。基于此，后續的研究可以從年齡階段、孤獨癥類型、性別及數量上來拓寬研究對象的范圍，更好地了解孤獨癥個體語言障礙的特征以及產生機制。

3.加強本土化研究

目前運用神經電生理與影像學技術來研究孤獨癥個體語言障礙的研究大多數來自國外，而國內這方面的研究較少。由于文化、語言的差異，不同國家的語言類型及復雜程度也不一樣。雖然孤獨癥個體語言障礙具有共通性，但是目前并沒有研究去探討國內與國外孤獨癥個體語言障礙在神經機制以及表現特征上是否有差異。因此，我國學者后續可開展本土化研究，運用神經電生理與影像學等先進技術探討我國孤獨癥個體語言障礙的特征與神經機制。

(二)對教育的啟示

1.樹立評估意識，制訂合適的干預方案

科學而全面的評估是特殊教育的基礎[37]。針對孤獨癥個體的語言障礙，首先要了解該兒童的語言能力水平，通過神經電生理、影像學技術以及課堂觀察等方式了解孤獨癥個體語言存在哪方面的障礙，如功能、生理結構、語義加工緩慢等，了解后對于結構和功能方面無法改變的生理問題，教師對其給予包容與接納理解；但對于一些可以通過外在條件和自身努力達到的要求，教師則需要相信其有能力做好，盡最大努力為其創設一個良好的語言溝通環境。如孤獨癥個體并不缺乏語義加工的能力，只是語義加工速度較慢，教師可以給予孤獨癥個體語義加工的時間；若兒童還是未能回答，教師要思考兒童是對該詞語的音形義符不理解還是四者之間沒有建立聯系等。作為一名特殊教育工作者，我們不僅要成為一名專業的教師，更要努力成為一名專業的評估者。

2.利用大腦右偏側化優勢，提高孤獨癥個體成就感

大腦偏側化指的是負責語言加工的皮層區域在激活及活動時的半球不對稱性[38]。影像學研究發現，孤獨癥個體大腦結構存在右偏側化現象，而大腦右半球在調節空間知覺方面存在優勢，表現為視覺語義加工上優于詞匯語義加工。

在教育實踐中，教師不能只是關注孤獨癥個體語言障礙帶來的不足，還要發現孤獨癥個體的優勢，利用其右半球優勢來設計教學活動，將“視覺支持”策略用于孤獨癥個體的語言干預。已有研究表明，利用孤獨癥個體的視覺優勢能夠有效提升其詞匯的數量、主動性言語表達次數 、被動性言語表達次數等[39]。因此，教師在教學時可更多呈現有關視覺信息的內容，吸引孤獨癥個體的注意力，激發其學習動機，使其在積極有效的教學任務中獲得成就感。另外，從已有研究可以發現孤獨癥個體是有語義加工能力的，并且教育研究和實踐也證明即使是殘障學生也能夠學習到比想象中更多的內容[40-41]。因此，教師要關注這些兒童的學習潛能。

3.根據孤獨癥個體腦部語言區域特點，進行有效干預

研究發現，孤獨癥個體的腦部語言區域激活較少，功能連接性較差，整合能力不足；腦部結構不完整，在右半球房顫、下額葉、上顳葉和右半球弓狀束上有缺失；腦白質和皮質功能發育異常，語義信息加工速度緩慢。這些腦結構和功能異常會導致孤獨癥個體在語義、語用等方面有障礙。在教學過程中，教師要根據孤獨癥個體腦部語言區域特點進行有針對性的教育。其一，教師的語言要簡潔易懂，教學指令明確。由于孤獨癥個體在語義的理解上存在困難，且工作記憶平臺的容量有限，所以教師在教學中使用的教學用語盡量口語化、自然化，使其能夠更易理解。其二，給予等待的時間。由于孤獨癥個體語言加工的速度緩慢，所以教師在給孤獨癥個體提問后，要給予其語義加工的時間。其三，為其提供有利的語言環境，促進兒童愿意且敢于與兒童、家長、教師進行簡單的溝通。有研究發現，父母參與到兒童的干預中，能夠加強父母和兒童之間人際互動的發展，增強兒童的人際互動能力，同時還有利于兒童語言交流的發展[42]。因此，家校合作在孤獨癥個體語言溝通中顯得極其重要。如父母在家里可以創設兒童感興趣的話題，對其回答給予肯定，提高其在溝通過程中的成就感。