发育性阅读障碍的眼动研究

杨斌让,‚静进
（中山大学公共卫生学院‚广东广州510080）

［摘　要］发育性阅读障碍是一组异质性疾病‚其发病率高达10％。从不同角度对其机制的研究分化出两种基本理论。眼动技术可探测阅读活动中的即时加工过程‚反映认知活动。表音文字的阅读障碍的眼动研究结果支持视觉大细胞缺陷假说。
［关键词］发育性阅读障碍；眼动；视觉大细胞缺陷
Abstract: Developmental dyslexia is a heterogenous disease and the incidence rate in population is 10%. For its mechanism, there are two theories from different aspects. Eye movement technique can be employed to explore instantaneous processing procedure in reading activity and so it can reflect cognition activities. The results of researches on eye movement in dyslexia for phonograms (phonological dyslexia) support magnocellular hypothesis.

Keywords:developmental dyslexia; eye movement; magnocellular hypothesis

基金:国家自然科学基金资助项目 (30 2 70 4 71 )

作者简介:杨斌让 (1971) , 男, 陕西人, 主治医师, 在读硕士研究生, 主要从事儿童心理卫生的研究。静　进, 教授, 电话 (020) 87338614。

发育性阅读障碍 (developmental dyslexia) 是指“一种有正常智力和有教育及社会文化机会而在阅读方面出现的特殊学习困难状态;推测是从发育早期阶段起, 获得言语技能的正常方式受损, 这种损害不是单纯缺乏学习机会和智力发育迟缓的结果”。在表音文字国家中, 10%的儿童存在阅读障碍, 占学习困难儿童的80%[1]。儿童一旦发生阅读障碍, 对其认知、情感、自我概念及其社会性发展都会产生重大影响, 因此国际社会给予了极大关注。

发育性阅读障碍的主要理论解释分为两大类。一类认为, 阅读障碍源于语言学层次的加工缺陷, 阅读障碍者言语信息的表征和加工存在障碍, 其它认知能力和信息加工能力则完整无缺, 其代表为语音缺陷假说。依照双通道信息加工理论和语言加工过程, 发育性阅读障碍可分为:①语音阅读障碍 (phonological dyslexia) :源于亚词汇 (语音) 通路受损, 主要表现为语音意识、读非词成绩差, 字形测验和读不规则词正常;②表层阅读障碍 (surface dyslexia) :源于词汇 (视觉) 通路受损, 表现为字形测验和读不规则词差, 语音意识测验和读非词正常;③深层阅读障碍 (deep dyslexia) :亚词汇通路受损, 词汇通路也相对较弱, 只能利用间接的拼字法表征与语义表征的匹配, 并从语义表征中提取语音, 因而表现出语义、视觉和构词错误。另一类则强调发育性阅读障碍的非语言特性, 认为阅读障碍是更低层次的视觉和听觉加工缺陷造成的。基本知觉的正常发展是高级认知、语言和言语发展的先决条件。这一理论有两个分支, 一个强调从视网膜到外侧膝状体再到视皮质的大细胞通路及其负责的视觉加工在阅读和阅读障碍中的作用;另一分支强调基本听觉加工 (如对快速转换的音流的辨别) 对阅读障碍的影响。最近, Roderick等[2]提出第三种在生物学水平上可能与大细胞理论相并行的小脑缺陷假设:涉及缺陷可直接或间接导致语音缺陷和自动化缺陷, 从而使个体发生阅读障碍。

1 阅读过程中的眼动模型

眼动 (eye movements) 研究是根据眼动的特征和规律来探讨认知加工过程。它是视觉过程的直接反应, 可探测阅读活动中的即时加工过程, 并反映多种认知过程, 受多种认知因素的影响, 与眼球的运动与注意、预期、记忆、推理、阅读等认知活动有密切关系。

阅读中眼动的最基本概念是注视。在阅读书面材料时, 阅读者不是注视每一个字或字母, 而是在一个部分停顿一段时间, 然后移动到下一部分, 形成一条条注视点轨迹。阅读中眼动的测量指标包括注视时间、注视次数、眼跳幅度、回视频率等。

对眼动过程理论解释发展迅速, 新近提出的眼动模型是O'Regan的战略战术模型和Rcichle的E-Z读者模型。

1.1 O'Regan的战略战术模型

O'Regan认为, 阅读过程中读者所采取的是整体性策略 (global strategy) 。影响眼动的最主要因素是注视早期所获得的非词汇性信息, 即眼睛在一个词的最初停留位置。如果注视点落在一个词的最佳位置 (靠近词的重心部) , 那就只会有一次注视。而当注视点落在一个不适宜的位置, 通常会有一次回视。在某个词上的注视位置在很大程度上决定着该次注视的停留时间及下次的注视位置。按照战略战术模型, 一次注视持续时间的长短主要是由眼动决定的。对某个词回视的可能性不依赖于该词的特性, 而是取决于较低水平的视觉因素 (如注视点落在该词的位置) 。语言因素只影响持续时间较长 (300ms甚至更长) 的注视, 如果对一个词有两次注视, 语言因素只影响第二次注视。

O'Regan (1992年) 所提出的每个词存在最佳注视位置的结论是从单词独立呈现的条件下获得的。然而, 正常的阅读要比识别单词复杂得多。Vitu等人通过研究正常的阅读发现, 虽然存在再注视效应 (如果第一次注视偏离最佳注视位置, 读者往往更可能对该词再次注视) , 加工代价效应 (当注视点偏离最佳注视位置时, 对每一个字母的平均注视时间更长) 却很小甚至根本不存在。

1.2 Reichle的E-Z读者模型

E-Z读者模型不仅对认知加工与阅读中眼动关系进行了定性说明, 而且进行了定量描述。其基本假设是, 阅读中的眼动大多是由词汇通达 (在心理词典中找出并激活相应词条的过程) 引起的。Reichle并不否认对文章的整体性理解影响读者的阅读进程。但是, 其所采用的工作假设是对文章的整体性理解, 并不直接影响绝大多数的注视。

Reichle[3]认为阅读时眼动过程包括5个阶段:①对一个词的熟悉性验证;②完成对该词的词汇通达;③不稳定的眼动计划阶段:可能被随后的眼动计划取消;④稳定的眼动计划阶段;⑤实际眼动阶段。整个过程由两个功能不同的模块来执行, 即对一个词的熟悉性验证和词汇通达由单词识别模块来执行, 其余的加工过程由负责计划和执行眼跳的模块来执行。

Reichle假定词汇通达的完成是隐蔽的注意机制转移到下一个词的信号, 认为完成熟悉性验证是眼动计划开始的信号, 完成词汇通达则是转移注意的信号。他所做的整个假定是, 单词得到完全识别之前由单词识别模块所做的某些评估可以发动眼动计划。

E-Z读者模型不足之处在于:忽视了更高级水平的语言加工在眼动中的作用;不能解释对前后照应关系的加工 (如为某个代词找到其适当的先行词) ;没有对注视点的精确位置进行说明。

2 发育性阅读障碍的眼动特点及其机制

2.1 发育性阅读障碍的眼动特点

Maria等[4]研究显示, ①眼跳次数:正常阅读组读短的单词和假词的次数相同, 读长的假词的次数增加;而阅读障碍组的眼跳次数不仅存在长度效应, 随单词和假词的长度增加而增多 (无显著性差异) , 而且在读短的假词时眼跳次数显著地多于读短的单词的眼跳次数;②眼跳幅度:正常组读短的单词和假词的眼跳幅度相同, 读长的单词的眼跳幅度大于长的假词和短的单词的眼跳幅度;而阅读障碍组不论单词或假词的长短, 眼跳幅度小而恒定;③回视:两组儿童的回视模式同眼跳模式, 但次数较少。此外, 阅读障碍组对每个单词的回视多于正常组, 对假词的回视多于对单词的回视, 对长的刺激的回视多于对短的刺激;④注视时间:阅读障碍组对假词的注视时间显著长于正常组。序列扫描显示, 阅读障碍儿对单词和假词优先使用亚词汇的字形-音位对应规则, 通过相对较小的单词亚单位的序列分析来进行阅读。Susnne等[5]在图片命名的研究中发现, 阅读障碍组的命名速度明显慢于正常组, 回跳次数也明显多于正常组, 但两组间个别数据有重叠;命名速度慢的阅读障碍儿表现出更多的回跳次数。两组眼跳次数及在回扫过程中的眼跳次数无显著性差异。两组间部分儿童命名速度重叠是由于阅读障碍组命名速度与年龄间高度相关 (P=0.889) 。图片命名速度与文章阅读速度的不相关提示图片和文章是以不同、相互独立的路径进行处理的, 图片命名是通过激活视觉整体分析机制来进行的。此项研究结果提示此组儿童不存在初级眼动缺陷。参考其它对短文阅读的眼动研究结果, 说明阅读障碍存在两种假说模式:一种是由涉及到字母阅读的音素处理缺陷所引起[6];另一种是由于影响视觉整体分析的缺陷所造成。

Bitschnau[7]发现在视觉扫描过程中, 阅读障碍儿童的视觉运动反应速度明显延迟。异常的眼跳控制与阅读障碍间存在显著相关;阅读障碍儿童的眼跳反应时间和晚期眼跳次数显著多于正常儿童;在序列靶标任务中, 阅读障碍组的回跳次数明显多于正常组。提示阅读过程和眼跳都是由视觉-空间注意和注视系统控制的[8]。

在阅读任务中, 相对于正常儿童, 表层阅读障碍儿童的每行眼跳次数更多、幅度更小;回视更频繁, 回视幅度也小于正常组;注视时间更长, 每个单词的注视次数是正常儿童的2倍。正常儿童对功能词 (介词、冠词) 的忽略数明显多于阅读障碍儿童。线性拟合分析显示, 单词每增加2个字母, 阅读障碍儿童的注视次数就会增加1次, 而正常儿童则为每增加5个字母才会增加1次。该研究提示, 表层阅读障碍的眼动变化并非眼球运动异常所致, 而是本质上对于语言材料的视觉处理缺陷所致[9]。

阅读障碍者处理要求眼跳控制的整体空间信息时存在缺陷。Crawford等[10]的研究表明, 当同时以5度和10度的距离呈现靶标时, 阅读障碍者眼跳偏离中间位置, 而正常被试的眼跳位于接近重心的两个靶标的中间位置。Biscaldi等[11]发现, 阅读障碍儿童在反向眼跳任务中存在障碍。

Fischer等[12]发现, 在重叠正向眼跳和间隙反向眼跳任务中, 阅读障碍儿童表现出注视稳定性的发育性缺陷。

2.2 发育性阅读障碍的眼动机制

发育性阅读障碍的眼动特点支持大细胞功能缺陷假说[13]。视网膜神经节中, 10%的细胞是大细胞 (magnocellular) , 其髓鞘厚、轴突传导速度快, 与高时间分辨、低对比和低空间分辨有关。大细胞系统专司计划视觉事件, 探查视觉运动。视网膜的大细胞通过外侧膝状体的大细胞层将信息传入视皮质和上丘以反射控制眼动。此系统支配初级视皮质的传出信息的背侧支投射, 即从初级视皮质到中间颞叶运动区和后顶叶皮层的注意和眼动控制区, 并一直延伸到额叶眼区和小脑。其主要功能是引导注意的视觉方向和眼及肢体的运动。注意和眼动密切相关。无论何种情况下, 不需要的眼动发生后, 注视图像进入视网膜产生强烈的移动信号, 很快由大细胞系统反馈到眼动中枢, 尤其是上丘, 从而调节眼睛返回目标。

字母和单词的视网膜图像大多数时间并非静止的。当眼睛扫视文章时, 其图像在视网膜上大幅度移动。只有在持续300ms的对单词的短暂的注视时, 其视觉形象才可被接纳而获得信息。大细胞在维持静止的双眼注视中起决定性作用, 其运动敏感度和注视稳定性之间高度相关。

把单词分解为组成其音素的能力在很大程度上取决于通过字母对在视觉上表现出来的单词如何发音的学习。单词的视觉分析对在音素水平掌握其结构是必需的, 形成单词正确的视觉表征发生于获得理解它们的语音结构的能力之前。儿童只有通过体验音素成分如何由字母表达后才获得音素知识。

阅读需要良好的拼字法技能来识别视觉文字信息, 从而直接获取语义。大细胞系统对视觉运动敏感度与拼字法技能高度相关, 在拼字法技能的形成中起重要作用[14, 15]。某些研究发现, 并不是所有的阅读障碍者都表现出对比敏感度方面的差异, 特别是研究样本量较小且以语音障碍为主而非视觉/拼字法技能异常为主的阅读障碍者[16]。这进一步验证了在拼字法技能形成过程中视觉敏感度的重要性。

大细胞功能缺陷由于视觉敏感度降低而导致不稳定的双眼控制, 从而感觉字母模糊、飘移, 形成不稳定的字母外形。因此不能得到明确的字形表征, 不能在阅读网络中形成明确可靠的视觉形式的记忆表征, 从而影响拼字法技能的形成, 导致词汇识别始终依靠字形-音位 (grapheme-phoneme) 对应规则进行语音译码, 致使阅读能力停留在拼音阶段 (alphabetic phase) 而出现表层阅读障碍。为完成阅读任务, 阅读障碍儿童采用补偿式的眼动模式, 从而表现出特征性的眼动行为:注视时间延长, 注视次数增多, 回视频率增加, 眼跳幅度较小, 回视距离不规则, 不能准确地一次性完成回视等。

对眼动控制缺陷, 尤其是注视不稳、随意眼跳控制差的阅读障碍儿童, 进行眼跳控制的视觉训练, 在3~8周后, 其知觉和随意眼跳控制能力和正常组儿童无显著性差异[17]。

Stein等[18]将双眼控制不稳的阅读障碍儿童随机分为两组, 一组配带黄色眼镜并遮盖左眼, 一组配带但不遮盖。追踪发现在前3个月, 遮盖组获得稳定的双眼控制的人数 (59%) 明显多于非遮盖组 (36%) , 且获得稳定双眼控制能力的儿童阅读成绩提高了9.4个月。追踪9个月后, 遮盖且获得稳定注视的儿童在阅读中的进步几乎是未获得稳定控制的儿童的2倍。说明获得稳定的双眼控制可明显提高阅读成绩, 即眼扫描文字的稳定性会影响阅读能力及其发展。

迄今为止, 眼动研究在西方国家已历时一百多年, 逐渐形成了较为成熟的眼动控制模型和理论。由于汉语文字系统的独特性, 开展汉语阅读的眼动研究具有重要的理论和实际意义。但目前国内研究仅限于正常阅读者, 有必要进一步开展阅读障碍儿童的眼动研究以探讨不同文字系统的阅读障碍的发生机制。

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