中文阅读障碍的多模态脑网络机制及甄别研究

Previous neuroimaging studies of Chinese dyslexia have mainly focused on functional and structural changes in specific regions but overlooked the connectivity patterns among brain regions. Research from a network perspective is likely to provide insightful evidence for understanding the potential neural mechanism underlying dyslexia. Based on our previous research work, this project integrates multimodal brain imaging techniques (including task-state and resting-state functional imaging, structural MRI and DTI), to explore the network characteristics of dyslexia and examine the relationship between deficits of functional and structural networks. In addition, a machine-learning analysis will be used to construct network-based diagnosis models for dyslexia. The expected results will not only contribute to a deeper and more comprehensive understanding of the neural basis of dyslexia, but also provide a crucial theoretical and technical support for neuroimaging based diagnosis of Chinese dyslexia, and thus has important scientific value and application prospect. The applicant has been engaged in studying the neural basis of Chinese reading and reading disabilities, with related publications in leading journals including PNAS (co-first author) and Human Brain Mapping (first author).

以往关于中文阅读障碍的研究主要考察局部脑区的功能和结构特点，而缺乏对各脑区之间的连接进行系统探讨。脑网络水平的研究很可能为揭示阅读障碍潜在的脑机制提供重要的科学证据。本项目在前期研究基础上，通过整合多模态脑成像技术（包括任务态和静息态脑功能成像、结构MRI和扩散张量成像）研究阅读障碍的脑网络特点，探讨脑功能网络与结构网络缺陷之间的关系，并运用机器学习分析技术构建基于脑网络的阅读障碍甄别模型。本项目预期结果不仅有助于更深入更全面理解中文阅读障碍的神经机制，还有望为我国阅读障碍患者基于脑成像的诊断提供必要的理论和技术支持，具有重要的科学意义和应用价值。本项目申请人一直从事中文阅读与阅读障碍的神经基础研究，已在包括PNAS（共同第一作者）和Human Brain Mapping（第一作者）在内的国际权威期刊发表多篇相关文章。

本项目结合认知行为测量和脑成像技术，从行为和脑的层面对中文阅读障碍的认知神经机制进行研究，并基于脑功能连接模式建立有效的阅读能力预测模型。主要研究成果包括：（1）明确了快速命名、书写技能等因素对汉语儿童阅读能力发展以及阅读障碍的重要贡献；（2）阅读障碍儿童在汉字阅读任务中楔前叶和楔叶等脑区的激活水平较正常儿童低，并且这些脑区在书写任务也同样表现出更弱的激活；（3）采用复杂网络分析方法，发现阅读障碍儿童的大脑网络在全局属性上与同年龄的正常儿童无显著差异，但在左侧额中回、额下回和颞上回等关键脑区的中心化程度较高，可能反映这些脑区的代偿功能；（4）采用Connectome-based predictive modeling建立了有效的基于脑功能连接的阅读能力预测模型，其中对预测贡献较高的功能连接主要位于左侧额下、左侧角回和双侧扣带皮层等区域；（5）本项目在原研究计划的基础上进行了拓展，从功能连接的角度探讨了大脑语言功能的性别差异，发现语言关键脑区间的动态连接模式存在显著的性别差异，并且男性表现出更强的局部信息分离，而女性表现出更强的全局信息整合，这为理解阅读障碍性别差异的脑机制提供了启示。本项目的研究结果不仅有助于更深入理解中文阅读障碍的认知神经机制，也为阅读障碍患者基于脑成像的诊断和预测提供了研究证据和方法，具有重要的科学意义和应用价值。