专题笔谈│基于脑科学的儿童神经认知发育障碍评估与干预
程大志，陈 倩
中国实用儿科杂志 2017 Vol.32（4）：275-279
摘要
儿童神经认知发育障碍主要包括发展性阅读障碍、发展性计算障碍、注意缺陷多动障碍和孤独症谱系障碍，是儿童神经系统疾病的高发共患病。神经认知发育障碍严重影响患儿的学业表现和社交能力，对长期的社会预后提出巨大挑战。目前，对于儿童神经认知发育的诊疗，临床尚缺乏客观有效的工具。近些年，脑科学技术的发展为儿童神经认知发育障碍的机制及其干预提供了新的途径。文章从认知行为、脑神经机制和干预的角度，阐述儿童神经认知发育障碍脑科学研究成果。这些证据表明，儿童神经认知发育障碍存在特定的核心认知障碍和脑区的结构或功能异常，其干预以认知行为训练为主，脑刺激的效果有待进一步确认。
关键词
儿童；神经认知发育障碍； 脑科学； 神经机制
中图分类号：Ｒ72 文献标志码：A
在儿科临床疾病中，儿童神经系统疾病常伴有神经认知发育障碍。儿童神经认知发育障碍，又称特定学习障碍，是指儿童学习能力明显低于同年龄或同年级儿童，并严重影响学业成就和日常生活的一种认知障碍。儿童神经认知发育障碍包括学习障碍、 语言障碍、 情绪行为障碍以及孤独症等［1］， 其中发展性阅读障碍（developmental dyslexia）、 发展性计算障碍（developmental dyscalculia）、 注意缺陷多动障碍（attention deficit hyperactivity disorder，ADHD）和孤独症谱系障碍（autism spectrum disorders，ASD）是儿童青少年神经系统疾病高发的认知发育障碍。例如，有研究显示癫痫儿童共患认知和社会行为障碍的发生率是一般人群的4.8倍［2］，共患1种或以上认知行为障碍的共患率为57.7%［3］。神经认知发育障碍儿童通常表现为学业成就低下， 社交能力较差， 严重影响了患儿的生活质量和长期社会预后。儿童青少年阶段是个体脑和行为发育的关键期，大脑的可塑性较强，基于脑科学的研究及早对患儿进行评估和干预有助于改善儿童认知神经发育，促进儿童长期社会预后。
1 儿童神经认知发育障碍的认知心理特征
发展性阅读障碍是指儿童在阅读发展过程中没有明显原因（如器质性损伤、精神或智力障碍、受教育机会缺乏等）情况下，阅读测验成绩显著低于个体实际年龄、智力和教育水平［依据美国《精神障碍诊断与统计手册》第5版（DSM-Ⅴ）］。发展性阅读障碍儿童主要表现为难以理解和应用字母、正字法规则，阅读技能的精确性与速度受到损伤，词汇量和阅读策略较差，进而妨碍儿童语言学习的能力。
阅读障碍最初被称为“字词盲”，早在20 世纪70 年代，西方拼音文字阅读障碍的研究者就发现，阅读障碍的核心认知缺陷为听觉语音加工（即语音意识）能力不足［4］。之后的研究者进一步发现，阅读障碍除了听觉语音加工缺陷以外，还存在加工速度缺陷，表现为命名数字、颜色、物体时的加工速度明显差于正常儿童［5］。研究者把语音加工缺陷和加工速度缺陷称为阅读障碍的双重缺陷［6］。此外，阅读障碍还表现为字母-读音的投射（即形音转换规则）能力不足。汉语阅读障碍的认知特征不同于拼音文字的阅读障碍。汉字是一种表意文字，不存在形音转换的规则，形、音之间并不是一一对应的关系。因此，我国学者研究认为，汉语阅读障碍是由多重认知缺陷引起的，包括语音意识缺陷、语素意识缺陷、快速命名缺陷等［7］。
发展性计算障碍是指排除了智力和教育水平等因素，数学能力明显低于同年龄或同年级儿童，并严重影响学业成就和日常生活的一种学习障碍［8-9］。发展性计算障碍的核心认知机制是数目加工缺陷，即点阵（一定数量点的集合）数量比较、数字比较任务成绩较差。空间能力、注意能力等一般认知能力也是影响计算障碍的因素，例如注意力缺陷常常与计算障碍共发，25%的ADHD儿童表现出计算障碍［10］，而计算障碍儿童出现注意力缺陷的发生率为42%。此外，数目加工和数学成绩之间的关系也受到一般认知能力的调节。将词汇量和抑制控制能力作为协变量控制之后，数目比较测验的正确率和数学能力不显著相关［11］。最近一项研究发现， 发展性计算障碍儿童的数目加工缺陷可以由快速视知觉解释［12］。发展性计算障碍与发展性阅读障碍具有较高的共患率， 2～4年级的儿童共患计算障碍和阅读障碍的比例高达23%～49%［13］。
ADHD主要特征是自我调节、注意控制和反应抑制能力存在缺陷，表现为注意力缺陷、活动过度、冲动等行为障碍，常共患学习困难、品行障碍、对立违抗等。流行病学调查显示，儿童时期患有ADHD的患者30%～50%持续至成人期，影响患儿的长期社会预后［14］。ADHD的核心认知缺陷是注意能力不足，控制和抑制行为较差，主要包括两种亚型：注意缺陷型和过度活动型。
ASD是一种神经发育类障碍疾病，具有3种核心特征：社会交往障碍、语言发育迟滞和重复刻板行为［15］。此外，ASD还伴常见的神经系统共患病，ASD共患智力障碍的发生率高达60%，共患癫痫发作的发生率为5%～44%，焦虑和情感障碍也常见于ASD患儿［16］。
2 儿童神经认知发育障碍的脑神经机制
脑与认知科学研究为揭示阅读障碍的脑结构和功能异常提供了技术支持。以往研究利用功能磁共振成像技术发现了阅读障碍患者在颞顶区域的脑激活异常，证实了语音缺陷是拼音文字阅读障碍儿童主要缺陷［17-18］。后来的研究进一步发现，阅读障碍可能不仅在大脑的颞顶区域存在功能异常，该区域与其他语言脑区之间的白质连接也存在异常［19］，这说明阅读障碍者可能不仅是单个脑区的活动异常，还可能存在脑区之间的协调配合、相互作用的异常。
功能磁共振成像的研究考察了不同母语背景阅读障碍者的脑功能特征。英语、法语、意大利语背景的阅读障碍者都在颞叶区域表现出相似的异常活动 ［20］。与西方拼音文字阅读障碍者不同，研究发现汉语阅读障碍者在左侧前额叶皮质活动异常［21］。此外，汉语阅读障碍者在视觉皮质大细胞通路活动降低，非言语视觉刺激引发的大脑活动与阅读能力个体差异显著相关［22］。
发展性计算障碍在负责数字加工的核心脑区（即顶内沟）存在结构和功能异常。第一，脑结构成像证据表明发展性计算障碍儿童的顶内沟结构异常。Isaacs等［23］对脑形态采用基于体素的形态学方法（VBM）分析，比较了发展性计算障碍儿童和对照组儿童的大脑灰质密度和体积，发现前者左侧顶内沟区域的灰质密度明显偏少。发展性计算障碍儿童右侧顶内沟在长度、深度及沟的形态上明显异于正常对照组［24］。第二，脑功能成像证据表明发展性计算障碍儿童顶内沟功能异常。在数字加工和数数任务中，发展性计算障碍儿童的右侧顶内沟活动与正常组儿童相比较弱［25］。Cohen等［26］发现发展性计算障碍儿童右侧顶内沟区域对数字大小一致效应不敏感。
大脑结构研究发现，ADHD患者的皮质厚度和灰质体积相对降低，背侧注意网络和边缘脑区皮质厚度显著小于正常对照组，右侧尾状核、丘脑和双侧的小脑半球灰质体积降低［27］。白质纤维束的弥散张量成像研究发现，右侧大脑的注意和执行功能相关的各向异性指数明显降低。功能磁共振的研究表明，ADHD前额叶-纹状体环路、小脑和脑干功能活动异常。在静息态功能磁共振方面，ADHD儿童右侧前额叶、双侧小脑低频震荡降低，而右侧前扣带回左侧感觉运动区和双侧脑干的低频震荡升高［28］。这些脑区的大脑自发活动改变是ADHD儿童认知缺陷的基础。
元分析结果表明，ASD的额叶、杏仁核和小脑的结构和功能异常［29］。ASD患者的大脑体积和额叶灰质体积显著增大。在青春早期，ASD白质体积明显增大。ASD患儿社交障碍与杏仁核功能异常有关［30］。静息态功能连接结果表明，杏仁核与视空间脑区、顶叶功能连接减弱，该效应与感觉输入脑区有关，进而影响社会知觉环路。
3 儿童认知功能障碍的干预
认知训练能够有效改善儿童神经认知发育障碍的认知功能。第一，基于心理语言学的认知辅导训练常用于干预阅读障碍儿童。语言老师对发展性阅读障碍儿童进行连续8 d的形-音对应辅导3.6 h，包括系统的语音意识和编码策略辅导，能够显著提高阅读障碍的阅读准确率，并且行为的改善能够持续1年以上。同时，脑成像方面的布洛卡区和颞顶联合区的大脑激活增强［31］。第二，计算机自适应认知训练能够有效改善发展性计算障碍的核心缺陷。基于数量表征和数字-空间关联的数字赛跑游戏训练将发展性计算障碍儿童的减法正确率提高了23%［32］。研究者使用数字运算游戏干预发展性计算障碍儿童，经过20 h的训练，患儿的计算成绩接近正常对照组，言语工作记忆成绩显著提高，同时前额叶和顶叶的激活显著降低［33］。第三，随机对照试验的证据表明，训练ADHD儿童的工作记忆能力能够显著改善其反应抑制、推理和多动行为［34］，计算机远程在线的综合认知训练（包括注意力和反应速度）可有效改善ADHD患儿的工作记忆能力［35］。第四，ASD儿童接受4周的情绪面孔识别训练，社会情绪再认能力显著提高［36］。
最近研究证据表明，脑刺激技术能够显著提高儿童神经认知发育障碍的认知功能。例如，经颅直流电刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS）作用于发展性阅读障碍成人的大脑背侧视觉通路，其阅读速度和准确性显著改善［37］。在最近的一项个案研究中，发展性计算障碍成人接受左侧顶叶阳性、右侧顶叶阴性的tDCS，数字自动加工和视空间映射能力得到显著提高。重复经颅磁刺激（repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS）可改善儿童ADHD的临床症状。低频rTMS（1Hz）刺激ADHD患者的辅助运动区，与对照组相比，其好动冲动、多动的行为显著缓解，疗效持续存在4周以上［38］。深部rTMS能够显著改善高功能ASD患者社交障碍、 焦虑症状［39］。然而， 目前的研究仅提供了ASD脑刺激儿童群体试验证据， 关于发展性阅读障碍、 发展性计算障碍尚未见关于儿童群体的报道。
4 结语
综上，与传统的临床神经心理研究相比，从脑科学或认知神经科学角度研究儿童神经认知发育障碍，为临床诊断和干预提供了新的视角和客观证据。脑科学的证据表明，儿童神经认知发育障碍存在特定的核心认知障碍，并表现出特定脑区的结构或功能异常。目前，神经认知发育障碍的干预以认知行为训练为主，研究者已经尝试脑刺激的干预方法，但其有效性和可靠性亟待儿童群体的大样本数据验证。
参考文献 (略)
（2017-02-15收稿）
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