專題筆談│基於腦科學的兒童神經認知發育障礙評估與干預

06-13

程大志，陳　倩

中國實用兒科雜誌 2017 Vol.32（4）：275-279

摘要

兒童神經認知發育障礙主要包括發展性閱讀障礙、發展性計算障礙、注意缺陷多動障礙和孤獨症譜系障礙，是兒童神經系統疾病的高發共患病。神經認知發育障礙嚴重影響患兒的學業表現和社交能力，對長期的社會預後提出巨大挑戰。目前，對於兒童神經認知發育的診療，臨床尚缺乏客觀有效的工具。近些年，腦科學技術的發展為兒童神經認知發育障礙的機制及其干預提供了新的途徑。文章從認知行為、腦神經機制和干預的角度，闡述兒童神經認知發育障礙腦科學研究成果。這些證據表明，兒童神經認知發育障礙存在特定的核心認知障礙和腦區的結構或功能異常，其干預以認知行為訓練為主，腦刺激的效果有待進一步確認。

關鍵詞

兒童；神經認知發育障礙；腦科學；神經機制

中圖分類號：Ｒ72　文獻標誌碼：A　

基金項目：北京市優秀人才培養資助（青年骨幹個人）（2014000021469G227）；北京市醫院管理局「青苗」計劃專項經費資助（QML20151202）；首都衛生髮展科研專項項目（2016-2-2103）作者單位：首都兒科研究所附屬兒童醫院神經內科，北京 100020通訊作者：陳倩，電子信箱：chenqianxhl@163.com

在兒科臨床疾病中，兒童神經系統疾病常伴有神經認知發育障礙。兒童神經認知發育障礙，又稱特定學習障礙，是指兒童學習能力明顯低於同年齡或同年級兒童，並嚴重影響學業成就和日常生活的一種認知障礙。兒童神經認知發育障礙包括學習障礙、語言障礙、情緒行為障礙以及孤獨症等［1］，其中發展性閱讀障礙（developmental dyslexia）、發展性計算障礙（developmental dyscalculia）、注意缺陷多動障礙（attention deficit hyperactivity disorder，ADHD）和孤獨症譜系障礙（autism spectrum disorders，ASD）是兒童青少年神經系統疾病高發的認知發育障礙。例如，有研究顯示癲癇兒童共患認知和社會行為障礙的發生率是一般人群的4.8倍［2］，共患1種或以上認知行為障礙的共患率為57.7%［3］。神經認知發育障礙兒童通常表現為學業成就低下，社交能力較差，嚴重影響了患兒的生活質量和長期社會預後。兒童青少年階段是個體腦和行為發育的關鍵期，大腦的可塑性較強，基於腦科學的研究及早對患兒進行評估和干預有助於改善兒童認知神經發育，促進兒童長期社會預後。

1 兒童神經認知發育障礙的認知心理特徵

發展性閱讀障礙是指兒童在閱讀發展過程中沒有明顯原因（如器質性損傷、精神或智力障礙、受教育機會缺乏等）情況下，閱讀測驗成績顯著低於個體實際年齡、智力和教育水平［依據美國《精神障礙診斷與統計手冊》第5版（DSM-Ⅴ）］。發展性閱讀障礙兒童主要表現為難以理解和應用字母、正字法規則，閱讀技能的精確性與速度受到損傷，辭彙量和閱讀策略較差，進而妨礙兒童語言學習的能力。

閱讀障礙最初被稱為「字詞盲」，早在20 世紀70 年代，西方拼音文字閱讀障礙的研究者就發現，閱讀障礙的核心認知缺陷為聽覺語音加工（即語音意識）能力不足［4］。之後的研究者進一步發現，閱讀障礙除了聽覺語音加工缺陷以外，還存在加工速度缺陷，表現為命名數字、顏色、物體時的加工速度明顯差於正常兒童［5］。研究者把語音加工缺陷和加工速度缺陷稱為閱讀障礙的雙重缺陷［6］。此外，閱讀障礙還表現為字母-讀音的投射（即形音轉換規則）能力不足。漢語閱讀障礙的認知特徵不同於拼音文字的閱讀障礙。漢字是一種表意文字，不存在形音轉換的規則，形、音之間並不是一一對應的關係。因此，我國學者研究認為，漢語閱讀障礙是由多重認知缺陷引起的，包括語音意識缺陷、語素意識缺陷、快速命名缺陷等［7］。

發展性計算障礙是指排除了智力和教育水平等因素，數學能力明顯低於同年齡或同年級兒童，並嚴重影響學業成就和日常生活的一種學習障礙［8-9］。發展性計算障礙的核心認知機制是數目加工缺陷，即點陣（一定數量點的集合）數量比較、數字比較任務成績較差。空間能力、注意能力等一般認知能力也是影響計算障礙的因素，例如注意力缺陷常常與計算障礙共發，25%的ADHD兒童表現出計算障礙［10］，而計算障礙兒童出現注意力缺陷的發生率為42%。此外，數目加工和數學成績之間的關係也受到一般認知能力的調節。將辭彙量和抑制控制能力作為協變數控制之後，數目比較測驗的正確率和數學能力不顯著相關［11］。最近一項研究發現，發展性計算障礙兒童的數目加工缺陷可以由快速視知覺解釋［12］。發展性計算障礙與發展性閱讀障礙具有較高的共患率， 2～4年級的兒童共患計算障礙和閱讀障礙的比例高達23%～49%［13］。

ADHD主要特徵是自我調節、注意控制和反應抑制能力存在缺陷，表現為注意力缺陷、活動過度、衝動等行為障礙，常共患學習困難、品行障礙、對立違抗等。流行病學調查顯示，兒童時期患有ADHD的患者30%～50%持續至成人期，影響患兒的長期社會預後［14］。ADHD的核心認知缺陷是注意能力不足，控制和抑制行為較差，主要包括兩種亞型：注意缺陷型和過度活動型。

ASD是一種神經發育類障礙疾病，具有3種核心特徵：社會交往障礙、語言發育遲滯和重複刻板行為［15］。此外，ASD還伴常見的神經系統共患病，ASD共患智力障礙的發生率高達60%，共患癲癇發作的發生率為5%～44%，焦慮和情感障礙也常見於ASD患兒［16］。

2 兒童神經認知發育障礙的腦神經機制

腦與認知科學研究為揭示閱讀障礙的腦結構和功能異常提供了技術支持。以往研究利用功能磁共振成像技術發現了閱讀障礙患者在顳頂區域的腦激活異常，證實了語音缺陷是拼音文字閱讀障礙兒童主要缺陷［17-18］。後來的研究進一步發現，閱讀障礙可能不僅在大腦的顳頂區域存在功能異常，該區域與其他語言腦區之間的白質連接也存在異常［19］，這說明閱讀障礙者可能不僅是單個腦區的活動異常，還可能存在腦區之間的協調配合、相互作用的異常。

功能磁共振成像的研究考察了不同母語背景閱讀障礙者的腦功能特徵。英語、法語、義大利語背景的閱讀障礙者都在顳葉區域表現出相似的異常活動［20］。與西方拼音文字閱讀障礙者不同，研究發現漢語閱讀障礙者在左側前額葉皮質活動異常［21］。此外，漢語閱讀障礙者在視覺皮質大細胞通路活動降低，非言語視覺刺激引發的大腦活動與閱讀能力個體差異顯著相關［22］。

發展性計算障礙在負責數字加工的核心腦區（即頂內溝）存在結構和功能異常。第一，腦結構成像證據表明發展性計算障礙兒童的頂內溝結構異常。Isaacs等［23］對腦形態採用基於體素的形態學方法（VBM）分析，比較了發展性計算障礙兒童和對照組兒童的大腦灰質密度和體積，發現前者左側頂內溝區域的灰質密度明顯偏少。發展性計算障礙兒童右側頂內溝在長度、深度及溝的形態上明顯異於正常對照組［24］。第二，腦功能成像證據表明發展性計算障礙兒童頂內溝功能異常。在數字加工和數數任務中，發展性計算障礙兒童的右側頂內溝活動與正常組兒童相比較弱［25］。Cohen等［26］發現發展性計算障礙兒童右側頂內溝區域對數字大小一致效應不敏感。

大腦結構研究發現，ADHD患者的皮質厚度和灰質體積相對降低，背側注意網路和邊緣腦區皮質厚度顯著小於正常對照組，右側尾狀核、丘腦和雙側的小腦半球灰質體積降低［27］。白質纖維束的彌散張量成像研究發現，右側大腦的注意和執行功能相關的各向異性指數明顯降低。功能磁共振的研究表明，ADHD前額葉-紋狀體環路、小腦和腦幹功能活動異常。在靜息態功能磁共振方面，ADHD兒童右側前額葉、雙側小腦低頻震蕩降低，而右側前扣帶回左側感覺運動區和雙側腦幹的低頻震蕩升高［28］。這些腦區的大腦自發活動改變是ADHD兒童認知缺陷的基礎。

元分析結果表明，ASD的額葉、杏仁核和小腦的結構和功能異常［29］。ASD患者的大腦體積和額葉灰質體積顯著增大。在青春早期，ASD白質體積明顯增大。ASD患兒社交障礙與杏仁核功能異常有關［30］。靜息態功能連接結果表明，杏仁核與視空間腦區、頂葉功能連接減弱，該效應與感覺輸入腦區有關，進而影響社會知覺環路。

3 兒童認知功能障礙的干預

認知訓練能夠有效改善兒童神經認知發育障礙的認知功能。第一，基於心理語言學的認知輔導訓練常用於干預閱讀障礙兒童。語言老師對發展性閱讀障礙兒童進行連續8 d的形-音對應輔導3.6 h，包括系統的語音意識和編碼策略輔導，能夠顯著提高閱讀障礙的閱讀準確率，並且行為的改善能夠持續1年以上。同時，腦成像方面的布洛卡區和顳頂聯合區的大腦激活增強［31］。第二，計算機自適應認知訓練能夠有效改善發展性計算障礙的核心缺陷。基於數量表徵和數字-空間關聯的數字賽跑遊戲訓練將發展性計算障礙兒童的減法正確率提高了23%［32］。研究者使用數字運算遊戲干預發展性計算障礙兒童，經過20 h的訓練，患兒的計算成績接近正常對照組，言語工作記憶成績顯著提高，同時前額葉和頂葉的激活顯著降低［33］。第三，隨機對照試驗的證據表明，訓練ADHD兒童的工作記憶能力能夠顯著改善其反應抑制、推理和多動行為［34］，計算機遠程在線的綜合認知訓練（包括注意力和反應速度）可有效改善ADHD患兒的工作記憶能力［35］。第四，ASD兒童接受4周的情緒面孔識別訓練，社會情緒再認能力顯著提高［36］。

最近研究證據表明，腦刺激技術能夠顯著提高兒童神經認知發育障礙的認知功能。例如，經顱直流電刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS）作用於發展性閱讀障礙成人的大腦背側視覺通路，其閱讀速度和準確性顯著改善［37］。在最近的一項個案研究中，發展性計算障礙成人接受左側頂葉陽性、右側頂葉陰性的tDCS，數字自動加工和視空間映射能力得到顯著提高。重複經顱磁刺激（repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS）可改善兒童ADHD的臨床癥狀。低頻rTMS（1Hz）刺激ADHD患者的輔助運動區，與對照組相比，其好動衝動、多動的行為顯著緩解，療效持續存在4周以上［38］。深部rTMS能夠顯著改善高功能ASD患者社交障礙、焦慮癥狀［39］。然而，目前的研究僅提供了ASD腦刺激兒童群體試驗證據，關於發展性閱讀障礙、發展性計算障礙尚未見關於兒童群體的報道。

4 結語

綜上，與傳統的臨床神經心理研究相比，從腦科學或認知神經科學角度研究兒童神經認知發育障礙，為臨床診斷和干預提供了新的視角和客觀證據。腦科學的證據表明，兒童神經認知發育障礙存在特定的核心認知障礙，並表現出特定腦區的結構或功能異常。目前，神經認知發育障礙的干預以認知行為訓練為主，研究者已經嘗試腦刺激的干預方法，但其有效性和可靠性亟待兒童群體的大樣本數據驗證。

參考文獻 (略)

（2017-02-15收稿）

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