心理与行为研究   2018, Vol. 16 Issue (5): 583-593, 623
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中文阅读障碍儿童的时间加工缺陷:来自知觉学习干预研究的证据
张曼莉1,2, 孟祥芝1,3, 郑小蓓4     
1. 北京大学心理与认知科学学院,行为与心理健康北京市重点实验室,北京    100871;
2. Department of Cognitive Neuroscience and Maastricht Brain Imaging Center, Faculty of Psychology and Neuroscience, Maastricht University, P.O. Box    616, 6200 MD, Maastricht, The Netherlands;
3. 北京大学-香港理工大学儿童发展与学习研究中心,北京    100871;
4. 深圳大学外国语学院,深圳    518060
摘要:前人研究指出,阅读障碍群体具有听觉通道内的时间加工缺陷,但截止目前为止,该缺陷的非模态性、跨语言一般性、干预前景及具体机制尚不明确。本文通过综述三项在中文阅读障碍儿童中开展的听觉、视觉时间加工知觉训练,以及它们对阅读成绩的迁移效应,对时间加工技能与阅读障碍的关系,及其影响阅读发展的认知机制进行了探讨和分析,并在此基础上,提出了未来的研究构想,以充实该领域的理论建构。
关键词发展性阅读障碍    时间加工缺陷    知觉学习训练    
1 引言

阅读是一种将空间排列的文字符号转化成由(内部)语音构成的时间序列,并通过快速的实时解码来获取信息的高级认知过程,其发展需要同时建立复杂字符结构与精细语音、抽象语义之间的双向映射。前者奠定了基于形音转换规则进行语音编码的基础,而后者则为熟练、流畅的自动化阅读提供了“整词提取”这一新渠道(Seymour, 1999)。然而,世界范围内约有5~17%的人(Shaywitz & Shaywitz, 2005)因在阅读学习过程中表现出了显著的文字加工缺陷而被诊断为“发展性阅读障碍”(developmental dyslexia)(McCandliss & Noble, 2003; Stein, 2001)。这是一种特异于阅读能力低下的学习障碍,其患者具有正常的智力、动机、基本教育条件和受教育水平,且没有明显的器质性损伤,但其阅读的准确性和流畅性却显著落后于同龄的正常读者(Lyon, Shaywitz, & Shaywitz, 2003; Peterson & Pennington, 2012)。

对语音细节不敏感以及编码技能不足一度被视为是阅读障碍的核心缺陷,尤其是在拼音文字系统中(Ramus, 2003; Valdois, Bosse, & Tainturier, 2004)。但也有许多研究指出,语音缺陷并不一定是导致阅读问题的根本原因(Hanley & Gard, 1995; Vellutino, Fletcher, Snowling, & Scanlon, 2004),因为患者在视(Facoetti & Turatto, 2000; Spinelli, De Luca, Judica, & Zoccolotti, 2002; Stein, 2001; Stoet, Markey, & López, 2007; Zorzi et al., 2012)、听(Dougherty, Cynader, Bjornson, Edgell, & Giaschi, 1998; Hämäläinen, Salminen, & Leppänen, 2013; Wright, Bowen, & Zecker, 2000)等基本知觉层面上已存在加工困难。并且,这种知觉敏感性的减弱在对快速呈现、急剧变化的刺激信息予以精细加工的过程中尤为突出。

事实上,早在上世纪80年代,Tallal等人便已发现,无论是纯音还是语音信号,阅读障碍儿童都缺乏对这种动态信息流进行快速编码的能力(Tallal, 1980),并据此将阅读困难的问题根源归结于时间加工能力的损伤(Tallal et al., 1996)。这一观点在Boets等人的纵向研究中得到了进一步证实—在排除了年龄、智力、语音技能等因素的影响后,那些在学龄前即表现出快速听觉时间加工缺陷的儿童,更有可能在进入三年级后被诊断为阅读障碍(Boets et al., 2011)。

由于个体在时间维度上对连续听觉刺激的采样、编码、解析是其分割声学信号、辨识语音细节、表征语词结构的重要基础;同时,人类大脑也能够借助不同频段内的神经振荡(neural oscillation)来追踪从音位、音节,到词汇、短语的复杂层级结构,Goswami(2011)提出用“时间采样框架”(temporal sampling framework, TSF)模型来解释阅读障碍的认知缺陷和神经机制(Goswami, 2011)。该理论认为,个体神经活动随着听觉输入中的能量变化,而动态调节自身加工节律的能力不足,是干扰其精确分割语音信息、妨碍语音编码,最终导致语音意识低下、阅读能力落后的深层机制。并且,这种损伤在以音节为单位的低频调制(包括Theta波, 4–10 Hz, 敏于音节加工; Delta波, 1.5–4 Hz, 对音节重音等韵律信息的知觉较为敏感)方面最为突出(Goswami, 2011, 2015; Goswami, Power, Lallier, & Facoetti, 2014)。这一观点在成人(Menell, McAnally, & Stein, 1999; Molinaro, Lizarazu, Lallier, Bourguignon, & Carreiras, 2016)及儿童(Lorenzi, Dumont, & Füllgrabe, 2000; Power, Colling, Mead, Barnes, & Goswami, 2016)阅读障碍研究中得到证实,且这种异常并不仅限于对语言学刺激的加工,对纯音、节拍等非语言学刺激的时间编码同样存在缺陷(Colling, Noble, & Goswami, 2017; Hämäläinen, Rupp, Soltész, Szücs, & Goswami, 2012; McAnally & Stein, 1997; Soltész, Szücs, Leong, White, & Goswami, 2013)。

值得注意的是,除了语音损伤之外,TSF模型还能对阅读障碍的一些其他常见感知觉缺陷加以阐释。例如在视觉通道内,障碍个体通常对那些低空间频率、高时间频率的动态事件不易觉察,并在生理层面上伴随着巨细胞(magno cells)及大脑背侧视觉通路(dorsal visual pathway)的功能损伤(Galaburda & Livingstone, 1993; Lovegrove, Bowling, Badcock, & Blackwood, 1980; Stein & Walsh, 1997)。TSF模型认为,基于多数视觉刺激的空间复杂性,其知觉往往依赖于序列加工;而这种对空间信息的快速时间采样,恰好又是由巨细胞-背侧加工系统来实现并予以控制的(Goswami, 2011; Pammer, 2014),因此“时间加工缺陷”可以被视作为细胞层次的生理异常向阅读障碍进行行为表达的认知神经机制。又比如,阅读障碍患者常在注意切换任务中表现出功能迟缓(Facoetti, Ruffino, Peru, Paganoni, & Chelazzi, 2008; Hari & Renvall, 2001; Hari, Valta, & Uutela, 1999; Krause, 2015; Lallier, Donnadieu, Berger, & Valdois, 2010),由于外界信息输入和大脑神经振荡之间的相位关系是决定注意状态的一个重要因素,而不够稳定的神经调制和时间采样势必会干扰注意的合理调配和动态切换,致使关键的音、形、义信息难以及时得到障碍个体的注意捕获,大大降低阅读效率(Goswami, 2011; Hari & Renvall, 2001)。

尽管有关阅读障碍群体时间加工缺陷的研究由来已久,也积累了很多重要证据,但目前该领域内仍存在一些研究断层和理论争议,其中包括阅读障碍者的时间加工缺陷(1)是否具有非模态性(amodal)?即除了大量听觉研究之外,是否存在来自于视觉任务的直接证据,指向该群体在时间采样功能上的异常,并揭示其认知神经机制?(2)是否具有跨语言一般性?不同的语言文字系统中,例如像中文这样的意音文字,以及以英语为代表的拼音文字,是否都存在这样的时间加工缺陷?(3)是否可以通过训练(例如自适应的知觉学习程序)加以干预?该过程具有怎样的认知机制?本文拟从三项分别在听觉、视觉通道内进行的时间加工知觉训练,以及它们对中文阅读障碍儿童阅读能力的改善作用入手,围绕以上三个问题对TSF模型加以分析和补充,并提出未来研究需要进一步关注和拓展的内容。

2 中文阅读障碍儿童的时间加工知觉训练及其迁移效应 2.1 听觉时间加工知觉训练

被试:本研究包括发展性阅读障碍儿童30名,其中14名接受了听觉通道内的实时距辨别训练,其余16名作为非训练控制组;另有30名典型发展儿童作为正常对照组。被试年龄在9.43–10.91岁之间,智力、性别比例等人口学变量组间匹配。

研究思路:研究采用“前测-训练-后测-追踪”的实验程序,通过对阅读障碍组中14名儿童被试进行听觉时间加工学习训练,探讨训练前后时间加工敏感性、语音技能以及中文阅读成绩的变化趋势,并通过2个月之后的追踪测试探查时间加工训练效果的稳定性。

训练任务:实验采用听觉实时距辨别任务,知觉对象为两个连续呈现、顺序随机、固定间隔为1000 ms的纯音刺激。其中,有一个是标准实时距,时长为500 ms;另一个是比较实时距,时长为标准实时距加上一个可变的时间值(Δt)。被试的任务是比较两者中哪一个刺激持续时间较长,并做按键反应。实验以block为单位,测试并记录被试对时长信息的敏感性,即实时距辨别阈限。在每一个block中,Δt的初始值为100 ms,在实验过程中根据被试判断的准确性发生2-down-1-up的阶梯变化;在第1–4个转折点的升降幅度为20 ms,第5–12个转折点的升降幅度为10 ms,实验根据最后8个转折点的Δt值计算该block的辨别阈限(实验流程如图1(a)所示)。在研究过程中,阅读障碍训练组共进行7个session的训练,分布在连续两周内完成;每个session包含6个block(约持续30分钟, 前、后测及追踪为4个block)。非训练控制组仅参与前测、后测和追踪测试,前、后测之间间隔两周,追踪测试与后测之间间隔2个月。

主要发现:(1)在前测阶段,阅读障碍组儿童的实时距辨别阈限(138.20±51.32 ms)显著高于典型发展组(80.62±32.01 ms),t48.595=5.214,p<0.001;并且该阈限值与被试的语音技能(r=–0.54)、识字水平(r=–0.62)及阅读流畅性(r=–0.50)都存在显著的负相关,p<0.01。表明中文阅读障碍儿童存在听觉时间加工缺陷。

(2)如图1(b)所示,经过7个session的知觉训练,阅读障碍训练组的辨别阈限由前测的131 ms降至69 ms,并在追踪测试中成功保持(63 ms),而非训练控制组的阈限值则始终维持在一个较高水平(前测144 ms – 后测122 ms – 追踪130 ms)。重复测量方差分析显示,组别与测试时间的交互作用显著,F(2,52)=5.42,p=0.007,partial η2=0.17。

(3)听觉时间加工的训练效应还迁移到了语音意识、识字量和阅读流畅性上,训练组在后测和追踪中表现出了控制组未能达成的显著进步(详见图1c, Zhang, Xie, Xu, & Meng, 2018)。进一步分析训练和迁移效应的认知机制发现,语音意识,其中包括对音位的编码、操纵(即音位删除任务)和快速输出(即图片命名任务)能力,在时间加工与阅读发展之间发挥了显著的中介作用(谢为伊, 2014)。

图 1 听觉时间加工知觉训练的(a)实验流程(b)学习曲线(c)训练及迁移效应。(a)实时距1和实时距2分别代表标准实时距和比较实时距,两者的顺序随机。(b)横轴为训练/测试时间,纵轴为听觉实时距辨别阈限(单位为ms)。●代表“阅读障碍训练组”,○代表“阅读障碍非训练控制组”,△代表“典型发展对照组”。T0、T1、T2分别代表前测、后测与追踪测试。误差线为标准误。(c)横轴为不同的认知任务,纵轴为相对进步率(%)。橙色代表“阅读障碍训练组”,蓝色代表“阅读障碍非训练控制组”;实心柱为后测进步率,空心柱为追踪测试的进步率。误差线为标准误;星号表示相对于“0”的差异显著水平,* p<0.05,**p<0.01,***p<0.001(改编自Zhang et al., 2018)。

2.2 视觉时间加工知觉训练 2.2.1 具有掩蔽的经典质地辨别训练

被试:本研究包括发展性阅读障碍和典型发展儿童各18名,平均年龄10.37岁。两组中各有9名接受了视觉通道内的质地辨别训练,其余9名作为非训练控制组。匹配各组的智力水平、性别比例等人口学变量。

研究思路:研究采用“前测-训练-后测-追踪”的实验程序,通过对阅读障碍儿童视觉质地辨别任务(texture discrimination test, TDT)的测试和训练,来探究阅读障碍儿童在视觉通道内是否也存在时间加工缺陷,相应的知觉训练程序是否可以得到与听觉研究中类似的学习和迁移效应,并通过2个月之后的追踪测试探查训练效果的稳定性。另外,借助字形加工、视觉空间注意等其他认知测验,进一步揭示视觉时间加工能力影响中文阅读发展的认知机制。

训练任务:实验参照经典TDT范式(Karni & Sagi, 1991)。该任务主要涉及视觉通道内的时间加工学习过程(Wang, Cong, & Yu, 2013)。目标刺激为在填充整个屏幕的黑色背景上所呈现的一个白色短横线矩阵,以及在屏幕中央呈现的一个字母T或L。同时,在第二象限呈现三条旋转角为135°的斜线,它们以水平(或竖直)方式排列,且整体位置在中央视角2.5~5.0°范围内变动。另有一个黑色背景上的白色字母V矩阵作为掩蔽刺激,该图形中各元素的旋转角度随机(详见图2a)。实验过程是先呈现注视点500 ms,紧跟着一个 300 ms的空屏,之后目标刺激呈现36 ms,在间隔一个可变的SOA后,呈现掩蔽刺激100 ms,接着让被试进行按键反应。被试需要首先判断中央字母是T还是L,然后判断目标线段是水平还是竖直排列。只有当两次判断均正确时,该试次才可记为正确。在每个block中,SOA的初始值为600 ms,在实验过程中根据被试判断的正确率发生2-down-1-up的阶梯变化;在第1-4个转折点的升降幅度为36 ms,第5-10个转折点的升降幅度为24 ms,实验根据最后6个转折点的SOA值计算该block的辨别阈限。在研究过程中,训练组被试共进行10个session的训练,分布在连续的四周内完成;每个session包含6个block(约持续40分钟, 前、后测为3个block)。非训练控制组仅参与前、后测,两者之间间隔四周。

主要发现:(1)在前测阶段,阅读障碍组儿童的TDT阈限(584.89±59.75 ms)显著高于典型发展组(414.08±59.75 ms),t(34)=2.063,p<0.048;并且该阈限值与被试的语音技能(r=–0.41)、识字水平(r=–0.51)及阅读流畅性(r=–0.26)都存在显著的负相关,p<0.01,表明在视觉通道内,中文阅读障碍儿童同样存在时间加工缺陷。

(2)如图2(c)所示,2(阅读分组: 阅读障碍vs典型发展)×2(知觉训练: 训练vs非训练)×2(测试时间: 前测vs后测)重复测量方差分析结果显示,“阅读分组”(F(1,32)=6.58, p<0.05)、“知觉训练”(F(1,32)=5.09, p<0.05)和“测试时间”(F(1,32)=29.99, p<0.001)的主效应均显著,具体表现为阅读障碍较典型发展儿童TDT阈限更高、训练组较非训练组更低、且后测较前测有所降低。另外,“知觉训练”与“测试时间”的交互作用显著(F(1,32)=6.78, p<0.05),显示两类儿童都可通过一段时间的知觉训练提高视觉时间加工能力。进一步分析发现,阅读障碍儿童的学习速度较典型发展儿童有所降低(t16=2.01, p=0.061; 学习曲线见图2b)。

(3)如图2(d)所示,视觉时间加工训练特异性地提高了阅读障碍儿童的阅读流畅性成绩(由前测的26.33±2.53升至后测的41.00±2.57; 并在追踪测试中继续保持),而阅读障碍非训练组以及典型发展儿童没有表现出阅读能力的显著变化(F(1,32)=6.77, p<0.05)。与听觉时间加工训练的结果类似,个体的语音意识和快速命名能力完全中介了TDT阈限对阅读流畅性的解释效应(林欧, 2013; Meng, Lin, Wang, Jiang, & Song, 2014)。

图 2 视觉时间加工知觉训练(有掩蔽TDT任务)的(a)实验刺激(b)学习曲线(c)训练效应及(d)迁移效应。(a)左侧为目标刺激,右侧为掩蔽刺激。(b)横轴为训练天数,纵轴为TDT阈限(单位为ms)。蓝色为典型对照组,红色为阅读障碍组。误差线为标准误。(c)、(d)横轴从左至右依次为“典型训练组”、“典型非训练组”、“障碍训练组”、“障碍非训练组”。误差线为标准误;***p<0.001。(c)纵轴为TDT阈限(单位为ms);浅绿色代表前测,深绿色代表后测。(d)纵轴为阅读流畅性得分,浅红、红色、深红依次代表前测、后测与追踪(改编自Meng et al., 2014)。

2.2.2 无掩蔽的质地辨别训练变式

由于经典TDT范式中的核心指标是目标刺激与掩蔽图片之间的间隔时间,主要探讨的是个体对快速呈现、连续输入的视觉信息流进行有效分割的能力,是相对动态的过程。视觉加工还离不开对在某个时间点上所抓取信息片段的精细分析,因此个体在有限时间内能够处理的信息容量也会对视觉刺激的识别准确性产生影响。研究2.2.2即围绕这一观点展开。

被试:本研究包括发展性阅读障碍儿童29名,平均年龄10.22岁;其中参与中央视野和边缘视野内无掩蔽TDT训练的人数分别为14名和15名,两组在前测阶段的各项人口学指标及认知、阅读水平分布同质。另有年龄匹配的典型发展组儿童15名,构成训练效应的对照基线。

研究思路:采用“前测-训练-后测-追踪”的实验程序,通过去除经典范式中构成强烈干扰的掩蔽刺激、操纵目标刺激的呈现时间和位置(即中央视野或边缘视野; 从而分离时间采样和空间采样各自对阅读发展的作用),进一步探讨视觉通道内时间加工缺陷及其训练对儿童阅读发展的作用机制。

训练任务:在2.2.1中实验材料的基础上,去除掩蔽刺激以及它与目标刺激(中央训练组呈现在中央视野, 边缘训练组呈现在边缘视野)之间的间隔,转而改变目标刺激本身的呈现时间,使其由初始值300 ms开始,按照3-down-1-up的形式进行步长为16.7 ms的阶梯变化。在每个block中需要经历10次反转,并以第5-10次转折点的阈值计算该block的辨别阈限;第n个block的初始刺激呈现时间根据第n-1个block中最后一个反转值而定。在研究过程中,训练组被试共进行5个session的训练,每个session包含6个block。另外,实验在前、后测阶段还利用恒定刺激法测量了被试在目标刺激呈现不同时长(30–530 ms)条件下的正确率。

主要发现:(1)在前测阶段,阅读障碍和典型发展儿童无论在中央视野(F(1,42)=4.71, p=0.036)还是边缘视野(F(1,42)=6.43, p=0.015)的无掩蔽TDT任务上都存在显著的组间差异,显示阅读障碍儿童在有限时间内的视觉采样效率较典型发展组有所落后。

(2)中央(F(1,27)=12.37, p=0.002)和边缘(F(1,27)=14.62, p=0.001)视野训练都显著提高了阅读障碍儿童对视觉刺激的时间采样和快速加工能力,并成功迁移到了阅读流畅性任务上(F(1,27)=25.30, p<0.001),且两种训练方式对阅读发展的迁移效果相当,只是边缘视野训练可同时改善中央视野内的辨别准确性,而中央视野训练却不能迁移到边缘视野中。

(3)知觉学习训练显著提高了儿童对低频呈现条件下汉字结构的识别能力(可显示巨细胞功能(Zhao, Qian, Bi, & Coltheart, 2014),(F(1,14)=14.37, p=0.002)以及对复杂视觉特征的快速搜索能力(可显示视觉注意的快速切换能力(Zénon, Ben Hamed, Duhamel, & Olivier, 2009),(F(1,12)=36.13, p<0.001),但语音意识在训练前后却没有表现出显著变化(F(1,27)=1.01, p=0.323)(艾锋, 2015)。这与2.2.1中的实验结果存在分离,表明“对连续视觉事件的时间分割”和“对(分割后的)微小时间窗口内视觉刺激的快速加工”可能通过不同的渠道影响阅读发展。

3 讨论

综合以上听觉、视觉通道内针对中文阅读障碍儿童的三项时间加工训练研究,以及它们通过改善个体的语音意识和/或巨细胞功能、注意切换速率,最终迁移至阅读发展的认知机制,本文将对阅读障碍的“时间加工缺陷”理论进行以下分析和补充。

首先,阅读障碍者的时间加工困难具有非模态性,且不仅限于对语言学材料的加工。本文所述的三项研究在听觉、视觉通道内都观察到了阅读障碍儿童在快速时间加工上存在的困难,这与前人利用听觉(Casini, Pech-Georgel, & Ziegler, 2018; Fostick, Eshcoly, Shtibelman, Nehemia, & Levi, 2014; Laasonen, Service, & Virsu, 2001)、视觉(Casini et al., 2018; Johnston, Pitchford, Roach, & Ledgeway, 2017; Laasonen et al., 2001)以及触觉(Laasonen et al., 2001)刺激所得的研究结果一致。不仅如此,类似的发现已在使用语言材料、非语言材料(Fostick et al., 2014; Johnston et al., 2017; Vandermosten et al., 2010, 2011);采用外显报告或内隐知觉(Casini et al., 2018);以及包括同时性判断、顺序知觉、听觉空时距比较、视觉运动探测等各种实验任务(Laasonen et al., 2001; Walker, Hall, Klein, & Phillips, 2006)的成人及儿童研究(Vandermosten et al., 2010, 2011)中得到重复,涉及英、法、西、荷、希伯来等多种语言(Fostick et al., 2014; Goswami, 2011; Lallier, Molinaro, Lizarazu, Bourguignon, & Carreiras, 2017; Vandermosten et al., 2010)。部分研究还将阅读障碍个体在加工客体时间属性和另一些非时间性知觉特征(如声音的响度)时的表现加以比较,发现相关缺陷特异性地指向低效的时间采样(Casini et al., 2018; Nicolson, Fawcett, & Dean, 1995; Vandermosten et al., 2010),而那些非时间性的知觉信息只有在发生动态变化(即受到时间调制)时才会引起加工困难(McAnally & Stein, 1996; Menell et al., 1999; Rocheron, Lorenzi, Füllgrabe, & Dumont, 2002)。由此可见,时间加工缺陷是一种发生在基础层面上,超越了刺激特征和任务性质的广泛性认知功能失调,它阻断了视、听知觉精细而自动化的加工,进而妨碍阅读技能的习得与发展。

其次,知觉学习训练可以显著改善阅读障碍儿童在听觉、视觉通道内的时间加工能力,并有效提高其阅读成绩。尽管前人研究发现,当语音刺激被人为拉伸,使得其中区分音位信息的时间特征得到放大、突出时,经过一段高强度、长时间(一般为4周及以上)的暴露和训练之后,阅读障碍儿童的语音意识、阅读能力,以及左半球语言网络的功能激活都会得到显著提升(Gaab, Gabrieli, Deutsch, Tallal, & Temple, 2007; Merzenich et al., 1996; Tallal et al., 1996; Temple et al., 2003)。然而,在视觉通道内进行时间加工训练,并向阅读技能迁移的可行性、有效性,以及采用纯音、图形等非言语刺激开展领域一般性训练的实践效果等,在现有研究中依然鲜有涉及。本文主要探讨的三项研究,以实验干预为手段,进一步佐证了时间加工缺陷与异常阅读发展之间的因果联系,为“时间采样框架”模型提供了来自训练研究的证据。另一方面,以上知觉学习训练在操作上具有刺激属性变异范围大、学习进程可自我调控、训练时程短、效率高、可保持等优势,为阅读障碍的干预提供了可靠、有效的实践工具。

第三,时间加工能力对阅读发展的影响存在多种作用渠道,其中语音意识、巨细胞功能和注意切换可能是沟通非模态时间知觉与综合性读写技能的认知桥梁。在听觉实时距辨别训练和有掩蔽的视觉质地辨别训练中,均观察到了语音技能在时间加工与阅读发展之间显著的中介作用。事实上,听觉时间知觉的精确性与语音操作的熟练性之间存在的显著相关在以往许多大样本探测(Malenfant et al., 2012; Walker et al., 2006)和阅读障碍研究(Fraser, Goswami, & Conti-Ramsden, 2010; Goswami, Wang et al., 2011; Hämäläinen, Leppänen, Torppa, Müller, & Lyytinen, 2005; Pasquini, Corriveau, & Goswami, 2007)中得到证实。有意思的是,即便在TDT(有掩蔽)这样的视觉任务中,时间加工训练对阅读水平的提升作用依然是通过改善语音技能来实现的,这不得不让我们对2.1、2.2.1两个训练任务的实质与共性展开思考。这两个实验的训练对象都是对一段持续时间的知觉,它既可以构成刺激本身的核心特征(如听觉任务中的刺激时长),也可以作为隔离两个重要刺激的分界标志(如视觉任务中掩蔽与目标刺激之间的SOA)。不管其涉及的具体认知过程如何,都需要将连续的信息输入准确地分割成若干个意义单位。2.1、2.2.1两项研究的训练对象都在数百毫秒的时间窗口上展开,与语音信息中单个音节的持续时间相当,而人脑对语言输入的基本追踪恰好发生在音节水平(Giraud & Poeppel, 2012; Luo & Poeppel, 2007; Luo, Liu, & Poeppel, 2010; Poeppel, Idsardi, & van Wassenhove, 2008),因此,超越了具体的知觉通道以及刺激形式,针对在时间维度上对信息流进行有效分割的训练成功改善了阅读障碍儿童的语音知觉和操作能力,进而迁移到阅读上。

另一方面,除了分割连续的时间信息之外,我们还常常需要对刺激输入做出“瞬时”判断(当刺激呈现时间极其短暂时, 可以近似地认为其发生在某个特定时间点上),而这有赖于具有任务特异性的知觉加工过程,以及合理有效的注意分配。正如2.2.2中去除掩蔽刺激的TDT训练那样,当目标呈现时间被极度压缩(如30 ms),人类有限的认知资源受到严重挑战,因而是否能够根据任务需求快速抽取丰富而关键的信息片段,决定了行为表现。在本研究中,质地图形是一个高时间频率、低空间频率的视觉刺激,主要由巨细胞及背侧通路负责加工;同时,它又是一个双加工任务,需要先识别中央字符,再对中央(或边缘)视野内的质地排列做出判断,需要被试进行自上而下的注意调控,流畅地完成注意定向、解离、转移/切换、再定向等一系列过程。所以,我们在训练前后观察到的阅读障碍儿童在低频条件下对字形结构加工能力的增强,以及迅速转移注意范围、搜索复杂视觉特征能力的提高,都是与实验任务的具体性质相适应,且符合研究预期的。值得注意的是,中央和边缘视野内质地辨别的训练效果迁移具有一定的方向性,即边缘视野训练可以迁移至对中央刺激的识别,而中央视野训练却不能显著改善边缘视野内的刺激辨认,说明对知觉刺激的瞬时加工在很大程度上受制于任务形式和要求;但从两种训练都可以促使阅读能力的提高来看,起主要作用的应该是中央视野训练涉及的“高频时间采样”这一成分,而不是边缘视野训练所添加的“空间采样”及相关机制。这一发现对于理解中文阅读障碍或许具有更重要的意义,因为有研究表明,视觉时间加工,而非听觉,对于汉字识别具有独立的解释效应(Chung et al., 2008)。

4 总结与展望

本文通过综述三项知觉学习干预研究,再次证明了阅读障碍群体所具有的时间加工缺陷,并通过介绍来自视觉通道、汉语儿童的实验证据,进一步阐明了这种时间加工缺陷的非模态性和跨语言一般性,对原有理论框架做出了拓展和延伸。同时,借助知觉学习这样一种高效的训练手段,扩展了阅读障碍认知干预的实践可能,并从“连续时间分割”、“瞬时时间采样”的角度,结合视觉、听觉通道固有的知觉特点,为时间加工影响阅读发展的作用机制提供了若干可能的解释。然而,该领域内依然存在许多有待探讨的问题。

第一,有关基础时间加工如何对阅读这样的高级认知功能产生作用,其内在的具体机制仍不明确。这种机制可能存在多个层面,首先,是否存在一个具有阅读特异性缺陷的时间窗口?Goswami(2011)的TSF模型曾强调,阅读障碍者的时间缺陷主要位于theta、delta等低频波段,而gamma波段的高频加工相对完好(Goswami, 2011; Goswami, Fosker, Huss, Mead, & Szücs, 2011)。之后的研究虽然对“低频加工损伤”具有较大程度的共识,但是部分研究发现,阅读障碍者在高频时间窗口内同样可能存在加工异常(Lehongre, Ramus, Villiermet, Schwartz, & Giraud, 2011; Molinaro et al., 2016),而这可能与音位水平的知觉困难有关(Lallier et al., 2017)。日后研究需要进一步确认,阅读障碍者的时间加工缺陷究竟是一种普遍性问题,还是可以锁定到某个具体的时间窗口。其次,对这个过程所涉及神经机制的讨论还非常有限。尽管有许多研究试图从神经振荡的角度来解释时间加工缺陷,但它们采用的指标不统一[包括波幅、相位同步性(phase coherence)等],也很少探讨不同频段振荡之间的耦合关系,缺乏对振荡来源的空间定位。

第二,视、听时间加工缺陷或许以不同的方式对阅读发展造成影响,但目前仍缺乏对两者共性、特性加以系统分析的综合性研究。以本文所介绍的三项训练研究为例,有的以语音技能为中介手段,有的则通过改善视觉加工和注意分配来提高阅读。由于这些视、听训练的任务要求不完全匹配,所关注的时间窗口也有所差异,目前我们还无法清晰地分离“时间知觉能力”本身和“通道特异性加工”各自对阅读发展所起的作用。除此之外,我们还需要跳出具体的感觉通道,从跨通道整合的角度再次审视时间加工缺陷对阅读学习造成的阻碍。因为以往研究发现,尽管单通道知觉在人类生命的最初几年内就能发展到一个相当高的水平,但多个通道间的整合技能却需要一段相当长的时间(一般在青春期以后)才能逐渐发育成熟(Wallace & Stevenson, 2014)。而这种联结整合能力往往与阅读发展联系紧密(Mossbridge, Zweig, Grabowecky, & Suzuki, 2017),对阅读障碍的直接解释效应甚至强于视觉或听觉单个通道内的时间加工缺陷(Malenfant et al., 2012)。鉴于阅读学习早期需要经历一个将陌生字符与已有语音储备建立一一映射的过程,而视、听觉信息传播的方式和速度又不尽相同,因此时间加工能力中除了“连续分割”、“瞬时采样”两种子成分之外,可能还需要做到“精确配准”,尤其是当面对来自不同感觉通道的信息输入时。

第三,时间加工与阅读发展之间的关系可能在不同语言文字系统中表现不同,这种差异的机理与本质需要通过跨文化视角加以探究。在Lallier等人(2017)最近的一项综述中指出,不同语言文字中,语音和字形加工的相对重要性是不完全一致的,各语言的韵律特点以及形-音映射的规律性都可能使时间加工对阅读发展的解释效应发生改变。例如,对于那些强调重音结构的语言(即不同的重音分布可能会产生不同语义,或重音分布不具有较强可预测性的语言)而言,用于音韵编码的低频时间加工对阅读发展所产生的影响可能会甚于其他语言(Lallier et al., 2017)。无独有偶,一种语言的正字法深度越深(即字形与语音之间对应规则越复杂、一致性越低、越难以预测),其文字加工的基本单位,也就是粒度大小(grain size),就越大(Ziegler & Goswami, 2005),导致阅读过程中眼睛扫视的速率降低,而单个注意窗口中可容纳的信息量(即字符串长度)则有所增加,因此对低频时间加工的依赖性也更强(Lallier et al., 2017)。由于在汉语中,韵律结构(即声调)具有重要的表义作用,其字形和语音之间又缺乏系统的对应关系,我们预期低频窗口内的时间加工缺陷是引发中文阅读障碍的核心因素,但这还需要进一步实验验证。

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The Temporal Processing Deficit in Chinese Children with Developmental Dyslexia: Evidence from Perceptual Learning Studies
ZHANG Manli1,2, MENG Xiangzhi1,3, ZHENG Xiaobei4     
1. School of Psychological and Cognitive Sciences, Beijing Key Laboratory of Behavioral and Mental Health, Peking University, Beijing    100871;
2. Department of Cognitive Neuroscience and Maastricht Brain Imaging Center, Faculty of Psychology and Neuroscience, Maastricht University, P.O. Box    616, 6200 MD, Maastricht, The Netherlands;
3. The Joint Peking U–PolyU Center for Child Development and Learning, Beijing    100871;
4. School of Foreign Languages, Shenzhen University, Shenzhen    518060
Abstract: Previous research has shown that the temporal processing of auditory stimuli is impaired in population with dyslexia. But until now, the amodality, cross-linguistic generality, as well as the intervention prospects and the underlying mechanisms of this specific deficit are still unclear. The current paper summarizes three perceptual learning studies using either auditory or visual temporal processing paradigms conducted in Chinese dyslexia children, with a major focus on the transfer effect to reading performances. Based on comprehensive analysis and discussion on the relation between temporal processing skills and reading difficulties, along with the cognitive mechanism that affects reading development, several ideas for future research are proposed to enrich the theoretical construction of this field.
Key words: developmental dyslexia    temporal processing deficit    perceptual learning