發(fā)展性語(yǔ)言障礙兒童的靜息態(tài)腦電與語(yǔ)音感知探究
發(fā)展性語(yǔ)言障礙兒童的靜息態(tài)腦電與語(yǔ)音感知探究
引言
內(nèi)源性振蕩反映了參與認(rèn)知過(guò)程的大腦網(wǎng)絡(luò)的自發(fā)活動(dòng)。成人中不同頻帶的內(nèi)源性活動(dòng)與語(yǔ)言及語(yǔ)音感知處理相關(guān)，但典型和非典型發(fā)育兒童中此活動(dòng)的發(fā)展情況尚不清晰。因此，一篇發(fā)表在Brain Sciences期刊上名為《Resting-State Electroencephalogram and Speech Perception in Young Children with Developmental Language Disorder》的文章探究了患有發(fā)展性語(yǔ)言障礙（DLD）的學(xué)齡前兒童、正常語(yǔ)言發(fā)展兒童（典型語(yǔ)言發(fā)展，TLD），以及成人在靜息態(tài)腦電圖中的差異。研究觀察到成人的振蕩功率顯著低于兒童，但在兒童組間功率或大腦半球側(cè)化方面沒(méi)有差異，表明振蕩活動(dòng)反映了年齡差異，而非語(yǔ)言發(fā)展，此文章為兒童內(nèi)源性振蕩的研究提供了理論支撐。
本研究有27名西班牙語(yǔ)兒童和18名成人參與。兒童從位于圣地亞哥的同一所學(xué)前機(jī)構(gòu)招募，分成16名發(fā)展性語(yǔ)言障礙兒童，和11名典型語(yǔ)言發(fā)展兒童。還包括了先前的18名西班牙語(yǔ)母語(yǔ)者成人數(shù)據(jù)。
語(yǔ)言感知測(cè)試有噪聲言語(yǔ)測(cè)試和濾波言語(yǔ)測(cè)試。噪聲言語(yǔ)測(cè)試要求參與者在多重說(shuō)話者的嘈雜環(huán)境中識(shí)別嵌入的單詞（信噪比為0，40dB SL），濾波言語(yǔ)測(cè)試包括識(shí)別1500赫茲低通濾波的單音節(jié)詞（50dB SL）。
經(jīng)過(guò)語(yǔ)言治療師篩選和家長(zhǎng)問(wèn)卷調(diào)查后，符合標(biāo)準(zhǔn)的兒童進(jìn)行第一次篩選，包括聽(tīng)力測(cè)試與手工任務(wù)。三個(gè)月后，通過(guò)篩選的兒童進(jìn)行第二和第三次測(cè)試，收集腦電和行為數(shù)據(jù)。測(cè)試過(guò)程中，孩子們靜靜坐在照護(hù)人旁，連續(xù)記錄3分鐘的睜眼靜息狀態(tài)下的腦電；成人組數(shù)據(jù)只包括一次測(cè)試。
研究人員移除受噪聲污染的數(shù)據(jù)，通過(guò)獨(dú)立成分分析進(jìn)行半自動(dòng)清理眼動(dòng)等偽跡。預(yù)處理后的腦電圖被分割成長(zhǎng)度為2秒的時(shí)間片段，計(jì)算2~60赫茲區(qū)間（步長(zhǎng)0.5赫茲）每個(gè)通道的功率譜。功率被歸類(lèi)到θ波、α波、β波和γ波頻帶，在每個(gè)頻帶內(nèi)進(jìn)行平均。腦電振蕩的偏側(cè)化將腦電通道分為左側(cè)和右側(cè)，每個(gè)電極組內(nèi)的頻譜功率被平均，計(jì)算每個(gè)頻率的偏側(cè)化指數(shù)。
本研究涉及組內(nèi)和組間分析，自變量為語(yǔ)言狀況，包括典型語(yǔ)言發(fā)展、發(fā)展性語(yǔ)言障礙和成人。因變量包括（1）在θ波、α波、β波和γ波頻帶的平均帶寬功率；（2）振蕩偏側(cè)化；（3）聽(tīng)覺(jué)噪聲中語(yǔ)音和濾波語(yǔ)音測(cè)試的正確反應(yīng)百分比。
研究結(jié)果
研究者評(píng)估了兒童噪聲言語(yǔ)感知和濾波言語(yǔ)感知技能。兒童在噪聲言語(yǔ)測(cè)試中數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布，但在過(guò)濾語(yǔ)音測(cè)試中數(shù)據(jù)未呈正態(tài)分布。在噪聲言語(yǔ)測(cè)試中，獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)顯示組間差異不顯著。在濾波言語(yǔ)測(cè)試中，典型語(yǔ)言發(fā)展組的正確分?jǐn)?shù)中位數(shù)顯著高于障礙組。
研究者計(jì)算了每組參與者的平均功率譜（圖1）。所有三個(gè)組在α波段都顯示出峰值，隨后能量減少。在兒童組中，α峰值出現(xiàn)在略低于10 Hz的位置，而在成年人中則觀察到10 Hz，典型語(yǔ)言發(fā)展組α峰值比發(fā)展性語(yǔ)言障礙組大。
研究者檢驗(yàn)了不同組別在各個(gè)頻帶平均功率間的差異，基于13個(gè)前額中心電極的數(shù)據(jù)。表2展現(xiàn)了兩個(gè)相關(guān)特征：（1）成人在所有頻率上的功率均小于兒童，（2）成人在θ/α和α/β的比值均小于兒童。
一個(gè)偶然發(fā)現(xiàn)是頻帶功率比率明顯的不同（圖3）。發(fā)展性語(yǔ)言障礙兒童的θ/α功率比顯著高于成人和典型語(yǔ)言發(fā)展兒童。成人的θ/β功率比顯著小于兩組兒童的比率，但在兒童組間沒(méi)有差異。
研究者計(jì)算了所有參與者每個(gè)頻帶的側(cè)化指數(shù)（圖4）。成人和典型語(yǔ)言發(fā)展兒童的側(cè)化模式在某種程度上相似，但發(fā)展性語(yǔ)言障礙組似乎不同。
每個(gè)參與者的側(cè)化指數(shù)被分成一個(gè)低頻區(qū)段（3-7 Hz），以及一個(gè)高頻區(qū)段（20-45 Hz）（表3）。所有組的低頻和高頻振蕩的平均值都接近于零，表明沒(méi)有側(cè)化現(xiàn)象。
表 3 各組側(cè)化指數(shù)的描述性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
表 4 偏側(cè)化/不對(duì)稱(chēng)性指標(biāo)的組內(nèi)分析
研究者考察了兒童在語(yǔ)音知覺(jué)測(cè)試中的表現(xiàn)與靜息態(tài)測(cè)量指標(biāo)之間是否存在關(guān)聯(lián)。噪聲言語(yǔ)測(cè)試中正確答案百分比與平均γ波段功率沒(méi)有顯著相關(guān)性（圖5a）；濾波言語(yǔ)測(cè)試中正確答案百分比與平均γ功率也沒(méi)有顯著相關(guān)性（圖5b）；噪聲言語(yǔ)測(cè)試與高頻振蕩側(cè)化指數(shù)沒(méi)有顯著相關(guān)性（圖5c）；濾波言語(yǔ)測(cè)試正確答案百分比與高頻振蕩側(cè)化指數(shù)也沒(méi)有顯著相關(guān)性（圖5d）；噪聲言語(yǔ)測(cè)試（圖5e）與θ/α功率比值沒(méi)有相關(guān)性；盡管濾波言語(yǔ)測(cè)試分?jǐn)?shù)和θ/α比率存在中等的負(fù)相關(guān)性，但經(jīng)過(guò)α校正后并不顯著（圖5f）。
結(jié)論與展望
本研究發(fā)現(xiàn)典型語(yǔ)言發(fā)展兒童比發(fā)展性語(yǔ)言障礙兒童有更好的語(yǔ)音感知表現(xiàn)。成人在所有頻段中的功率顯著低于兒童，而兒童間的譜功率測(cè)量值并無(wú)差異。兒童的α峰值略低于成人的頻率。偶然的發(fā)現(xiàn)是不同頻帶比率測(cè)量值間的顯著差異，具有更好語(yǔ)言技能的兒童組θ/α頻帶比率更低，成人θ/β比率比兒童顯著低，但兒童組間無(wú)差異。
關(guān)于側(cè)化問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)在與音素或音節(jié)處理相關(guān)的振蕩頻率范圍內(nèi)，都未表現(xiàn)出顯著的半球不對(duì)稱(chēng)性。并未發(fā)現(xiàn)言語(yǔ)感知表現(xiàn)與靜息態(tài)腦電測(cè)量結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)，表明大多數(shù)的靜息態(tài)皮層活動(dòng)測(cè)量結(jié)果并不能反映參與者的語(yǔ)言狀態(tài)或言語(yǔ)感知技能。
此研究還存在一些局限性：
1.兒童樣本量較�。�
2.成人組并非西班牙語(yǔ)單語(yǔ)者，可能會(huì)混淆雙語(yǔ)對(duì)靜息態(tài)功率測(cè)量影響；
3.言語(yǔ)感知測(cè)試主要反映的是聽(tīng)覺(jué)而非言語(yǔ)感知技能，未來(lái)的研究可使用更符合生態(tài)行為的測(cè)量方法；
4.頻帶功率和側(cè)化度量受腦電差異、神經(jīng)噪聲、樣本量小及效應(yīng)量小的影響，未來(lái)可探究對(duì)譜功率依賴性較小的靜息態(tài)腦電度量；
5.尚未了解到任何研究在4~6歲年齡組中檢驗(yàn)功率和側(cè)化度量，沿著這一方向探索對(duì)發(fā)展性認(rèn)知研究具有重要意義。
原文鏈接
Campos, A., Loyola-Navarro, R., González, C., & Iverson, P. (2025). Resting-State Electroencephalogram and Speech Perception in Young Children with Developmental Language Disorder. Brain Sciences, 15(3), 219.
https://doi.org/10.3390/brainsci15030219
研究團(tuán)隊(duì)介紹
本文作者包括Ana Campos（來(lái)自倫敦大學(xué)學(xué)院耳科研究所，與圣塞巴斯蒂安大學(xué)言語(yǔ)聽(tīng)力科學(xué)專(zhuān)業(yè)），Rocio Loyola-Navarro（來(lái)自圣地亞哥都市教育科學(xué)大學(xué)特殊教育系，與智利大學(xué)先進(jìn)教育研究中心），Claudia González（來(lái)自圣地亞哥獨(dú)立城區(qū)市政教育管理局），Paul Iverson（來(lái)自倫敦大學(xué)學(xué)院言語(yǔ)、聽(tīng)力和語(yǔ)音科學(xué)系）。
關(guān)于維拓啟創(chuàng)
維拓啟創(chuàng)（北京）信息技術(shù)有限公司成立于2006年，是一家專(zhuān)注于腦科學(xué)、康復(fù)工程、人因工程、心理學(xué)、體育科學(xué)等領(lǐng)域的科研解決方案供應(yīng)商。公司與國(guó)內(nèi)外多所大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)長(zhǎng)期保持合作關(guān)系，致力于將優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、先進(jìn)的技術(shù)和服務(wù)帶給各個(gè)領(lǐng)域的科研工作者，為用戶提供有競(jìng)爭(zhēng)力的方案和服務(wù)，協(xié)助用戶的科研工作，持續(xù)提升使用體驗(yàn)。
相關(guān)產(chǎn)品
引言
內(nèi)源性振蕩反映了參與認(rèn)知過(guò)程的大腦網(wǎng)絡(luò)的自發(fā)活動(dòng)。成人中不同頻帶的內(nèi)源性活動(dòng)與語(yǔ)言及語(yǔ)音感知處理相關(guān)，但典型和非典型發(fā)育兒童中此活動(dòng)的發(fā)展情況尚不清晰。因此，一篇發(fā)表在Brain Sciences期刊上名為《Resting-State Electroencephalogram and Speech Perception in Young Children with Developmental Language Disorder》的文章探究了患有發(fā)展性語(yǔ)言障礙（DLD）的學(xué)齡前兒童、正常語(yǔ)言發(fā)展兒童（典型語(yǔ)言發(fā)展，TLD），以及成人在靜息態(tài)腦電圖中的差異。研究觀察到成人的振蕩功率顯著低于兒童，但在兒童組間功率或大腦半球側(cè)化方面沒(méi)有差異，表明振蕩活動(dòng)反映了年齡差異，而非語(yǔ)言發(fā)展，此文章為兒童內(nèi)源性振蕩的研究提供了理論支撐。
論文信息
研究方法 本研究有27名西班牙語(yǔ)兒童和18名成人參與。兒童從位于圣地亞哥的同一所學(xué)前機(jī)構(gòu)招募，分成16名發(fā)展性語(yǔ)言障礙兒童，和11名典型語(yǔ)言發(fā)展兒童。還包括了先前的18名西班牙語(yǔ)母語(yǔ)者成人數(shù)據(jù)。
語(yǔ)言感知測(cè)試有噪聲言語(yǔ)測(cè)試和濾波言語(yǔ)測(cè)試。噪聲言語(yǔ)測(cè)試要求參與者在多重說(shuō)話者的嘈雜環(huán)境中識(shí)別嵌入的單詞（信噪比為0，40dB SL），濾波言語(yǔ)測(cè)試包括識(shí)別1500赫茲低通濾波的單音節(jié)詞（50dB SL）。
經(jīng)過(guò)語(yǔ)言治療師篩選和家長(zhǎng)問(wèn)卷調(diào)查后，符合標(biāo)準(zhǔn)的兒童進(jìn)行第一次篩選，包括聽(tīng)力測(cè)試與手工任務(wù)。三個(gè)月后，通過(guò)篩選的兒童進(jìn)行第二和第三次測(cè)試，收集腦電和行為數(shù)據(jù)。測(cè)試過(guò)程中，孩子們靜靜坐在照護(hù)人旁，連續(xù)記錄3分鐘的睜眼靜息狀態(tài)下的腦電；成人組數(shù)據(jù)只包括一次測(cè)試。
研究人員移除受噪聲污染的數(shù)據(jù)，通過(guò)獨(dú)立成分分析進(jìn)行半自動(dòng)清理眼動(dòng)等偽跡。預(yù)處理后的腦電圖被分割成長(zhǎng)度為2秒的時(shí)間片段，計(jì)算2~60赫茲區(qū)間（步長(zhǎng)0.5赫茲）每個(gè)通道的功率譜。功率被歸類(lèi)到θ波、α波、β波和γ波頻帶，在每個(gè)頻帶內(nèi)進(jìn)行平均。腦電振蕩的偏側(cè)化將腦電通道分為左側(cè)和右側(cè)，每個(gè)電極組內(nèi)的頻譜功率被平均，計(jì)算每個(gè)頻率的偏側(cè)化指數(shù)。
本研究涉及組內(nèi)和組間分析，自變量為語(yǔ)言狀況，包括典型語(yǔ)言發(fā)展、發(fā)展性語(yǔ)言障礙和成人。因變量包括（1）在θ波、α波、β波和γ波頻帶的平均帶寬功率；（2）振蕩偏側(cè)化；（3）聽(tīng)覺(jué)噪聲中語(yǔ)音和濾波語(yǔ)音測(cè)試的正確反應(yīng)百分比。
研究結(jié)果
研究者評(píng)估了兒童噪聲言語(yǔ)感知和濾波言語(yǔ)感知技能。兒童在噪聲言語(yǔ)測(cè)試中數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布，但在過(guò)濾語(yǔ)音測(cè)試中數(shù)據(jù)未呈正態(tài)分布。在噪聲言語(yǔ)測(cè)試中，獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)顯示組間差異不顯著。在濾波言語(yǔ)測(cè)試中，典型語(yǔ)言發(fā)展組的正確分?jǐn)?shù)中位數(shù)顯著高于障礙組。
表 1 兒童組言語(yǔ)感知測(cè)試的描述性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
研究者計(jì)算了每組參與者的平均功率譜（圖1）。所有三個(gè)組在α波段都顯示出峰值，隨后能量減少。在兒童組中，α峰值出現(xiàn)在略低于10 Hz的位置，而在成年人中則觀察到10 Hz，典型語(yǔ)言發(fā)展組α峰值比發(fā)展性語(yǔ)言障礙組大。
圖 1 所有組的總功率及其頭皮分布（來(lái)自所有電極的平均值）
研究者檢驗(yàn)了不同組別在各個(gè)頻帶平均功率間的差異，基于13個(gè)前額中心電極的數(shù)據(jù)。表2展現(xiàn)了兩個(gè)相關(guān)特征：（1）成人在所有頻率上的功率均小于兒童，（2）成人在θ/α和α/β的比值均小于兒童。
表 2 每個(gè)頻段平均帶功率（µV²）的描述性統(tǒng)計(jì)
圖2展示了13個(gè)前額中央電極上各頻帶功率的頭皮分布圖�？傮w而言，成人在所有頻率上的功率顯著低于兒童，但兒童各組之間沒(méi)有差異。
圖 2 每個(gè)頻段的平均功率（額中央?yún)^(qū)電極）
一個(gè)偶然發(fā)現(xiàn)是頻帶功率比率明顯的不同（圖3）。發(fā)展性語(yǔ)言障礙兒童的θ/α功率比顯著高于成人和典型語(yǔ)言發(fā)展兒童。成人的θ/β功率比顯著小于兩組兒童的比率，但在兒童組間沒(méi)有差異。
圖 3 θ/α比值與θ/β比值的各組平均排名
研究者計(jì)算了所有參與者每個(gè)頻帶的側(cè)化指數(shù)（圖4）。成人和典型語(yǔ)言發(fā)展兒童的側(cè)化模式在某種程度上相似，但發(fā)展性語(yǔ)言障礙組似乎不同。
圖 4 每個(gè)組在每個(gè)頻率上的側(cè)化指數(shù) (a)成人；(b) 典型語(yǔ)言發(fā)展；(c) 發(fā)展性語(yǔ)言障礙
每個(gè)參與者的側(cè)化指數(shù)被分成一個(gè)低頻區(qū)段（3-7 Hz），以及一個(gè)高頻區(qū)段（20-45 Hz）（表3）。所有組的低頻和高頻振蕩的平均值都接近于零，表明沒(méi)有側(cè)化現(xiàn)象。
表 3 各組側(cè)化指數(shù)的描述性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
表4展示了組內(nèi)分析的結(jié)果，所有組中均沒(méi)有顯著的不對(duì)稱(chēng)性。研究者同樣比較了典型語(yǔ)言發(fā)展組、發(fā)展性語(yǔ)言障礙組和成人組之間低頻和高頻振蕩的側(cè)化指數(shù)，顯示在低頻和高頻之間沒(méi)有組間差異。
表 4 偏側(cè)化/不對(duì)稱(chēng)性指標(biāo)的組內(nèi)分析
研究者考察了兒童在語(yǔ)音知覺(jué)測(cè)試中的表現(xiàn)與靜息態(tài)測(cè)量指標(biāo)之間是否存在關(guān)聯(lián)。噪聲言語(yǔ)測(cè)試中正確答案百分比與平均γ波段功率沒(méi)有顯著相關(guān)性（圖5a）；濾波言語(yǔ)測(cè)試中正確答案百分比與平均γ功率也沒(méi)有顯著相關(guān)性（圖5b）；噪聲言語(yǔ)測(cè)試與高頻振蕩側(cè)化指數(shù)沒(méi)有顯著相關(guān)性（圖5c）；濾波言語(yǔ)測(cè)試正確答案百分比與高頻振蕩側(cè)化指數(shù)也沒(méi)有顯著相關(guān)性（圖5d）；噪聲言語(yǔ)測(cè)試（圖5e）與θ/α功率比值沒(méi)有相關(guān)性；盡管濾波言語(yǔ)測(cè)試分?jǐn)?shù)和θ/α比率存在中等的負(fù)相關(guān)性，但經(jīng)過(guò)α校正后并不顯著（圖5f）。
圖 5 兒童腦電圖測(cè)量與言語(yǔ)感知表現(xiàn)之間的相關(guān)性
結(jié)論與展望
本研究發(fā)現(xiàn)典型語(yǔ)言發(fā)展兒童比發(fā)展性語(yǔ)言障礙兒童有更好的語(yǔ)音感知表現(xiàn)。成人在所有頻段中的功率顯著低于兒童，而兒童間的譜功率測(cè)量值并無(wú)差異。兒童的α峰值略低于成人的頻率。偶然的發(fā)現(xiàn)是不同頻帶比率測(cè)量值間的顯著差異，具有更好語(yǔ)言技能的兒童組θ/α頻帶比率更低，成人θ/β比率比兒童顯著低，但兒童組間無(wú)差異。
關(guān)于側(cè)化問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)在與音素或音節(jié)處理相關(guān)的振蕩頻率范圍內(nèi)，都未表現(xiàn)出顯著的半球不對(duì)稱(chēng)性。并未發(fā)現(xiàn)言語(yǔ)感知表現(xiàn)與靜息態(tài)腦電測(cè)量結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)，表明大多數(shù)的靜息態(tài)皮層活動(dòng)測(cè)量結(jié)果并不能反映參與者的語(yǔ)言狀態(tài)或言語(yǔ)感知技能。
此研究還存在一些局限性：
1.兒童樣本量較�。�
2.成人組并非西班牙語(yǔ)單語(yǔ)者，可能會(huì)混淆雙語(yǔ)對(duì)靜息態(tài)功率測(cè)量影響；
3.言語(yǔ)感知測(cè)試主要反映的是聽(tīng)覺(jué)而非言語(yǔ)感知技能，未來(lái)的研究可使用更符合生態(tài)行為的測(cè)量方法；
4.頻帶功率和側(cè)化度量受腦電差異、神經(jīng)噪聲、樣本量小及效應(yīng)量小的影響，未來(lái)可探究對(duì)譜功率依賴性較小的靜息態(tài)腦電度量；
5.尚未了解到任何研究在4~6歲年齡組中檢驗(yàn)功率和側(cè)化度量，沿著這一方向探索對(duì)發(fā)展性認(rèn)知研究具有重要意義。
原文鏈接
Campos, A., Loyola-Navarro, R., González, C., & Iverson, P. (2025). Resting-State Electroencephalogram and Speech Perception in Young Children with Developmental Language Disorder. Brain Sciences, 15(3), 219.
https://doi.org/10.3390/brainsci15030219
研究團(tuán)隊(duì)介紹
本文作者包括Ana Campos（來(lái)自倫敦大學(xué)學(xué)院耳科研究所，與圣塞巴斯蒂安大學(xué)言語(yǔ)聽(tīng)力科學(xué)專(zhuān)業(yè)），Rocio Loyola-Navarro（來(lái)自圣地亞哥都市教育科學(xué)大學(xué)特殊教育系，與智利大學(xué)先進(jìn)教育研究中心），Claudia González（來(lái)自圣地亞哥獨(dú)立城區(qū)市政教育管理局），Paul Iverson（來(lái)自倫敦大學(xué)學(xué)院言語(yǔ)、聽(tīng)力和語(yǔ)音科學(xué)系）。
關(guān)于維拓啟創(chuàng)
維拓啟創(chuàng)（北京）信息技術(shù)有限公司成立于2006年，是一家專(zhuān)注于腦科學(xué)、康復(fù)工程、人因工程、心理學(xué)、體育科學(xué)等領(lǐng)域的科研解決方案供應(yīng)商。公司與國(guó)內(nèi)外多所大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)長(zhǎng)期保持合作關(guān)系，致力于將優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、先進(jìn)的技術(shù)和服務(wù)帶給各個(gè)領(lǐng)域的科研工作者，為用戶提供有競(jìng)爭(zhēng)力的方案和服務(wù)，協(xié)助用戶的科研工作，持續(xù)提升使用體驗(yàn)。
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