自闭症谱系障碍和语言障碍儿童情绪言语韵律（prosody）的神经识别障碍

文献：Lindström.R., Lepistö-Paisley.T., Vanhala.R., & Kujala.T. (2016). Impaired neural discrimination of emotional speech prosody in children with autism spectrum disorder and language impairment. Neuroscience Letters. 62847-51. https//.doi.10.1016/j.neulet.2016.06.016 论文原文

1.背景介绍 ¶

心理理论（ToM）受损被认为是ASD社交和沟通障碍的核心缺陷之一。语音韵律通过语音的音调、强度和持续时间传达有关ToM的信息，例如说话人的情绪状态或意图，以及语言信息。关于ASD情绪言语理解能力是否存在缺陷的行为研究结果不同，主要是因为刺激材料的种类、被试不同。现在认为听觉ERPs可用来研究ASD的韵律感知，因为可以在没有被试注意和表现的情况下进行记录。P1、N2和N4的ERP波形反映了对物理刺激特征的检测和编码。失配负性（Mismatch negativity，MMN）是ERP的一个组成部分，代表对听觉规律违反行为的预先发现。在儿童中，MMN经常伴有延迟识别副性（late discriminative negativity，LDN或Late MMN），这被认为比MMN反映出检测到更多的听觉变化。当刺激偏差引起被试的注意时，通常紧随MMN后的是将注意力转移到刺激偏差的正P3a索引注意开关。 在ASD（没有语言和认知障碍）儿童中发现轻声细语中出现的表示愤怒的单词会引起MMN增强；在ASD成年人中发现，讽刺性的词引起的MMN振幅降低，此外他们对命令词的MMN比控制组有更长的延迟，这表明，ASD对韵律特征的低水平神经辨别力减弱。

2.目的 ¶

确定ASD儿童如何在一系列自然发音的单词中编码、区分和定向韵律（prosodic）变化。使用与Kujala等人相同的刺激和范式记录了7至12岁TD和ASD儿童的听觉ERPs。基于Kujala等人的假设，MMD振幅降低反映出与对照组相比，ASD在神经水平会更难辨别悲伤和轻蔑的韵律变化。但是，基于Korpilahti等人的研究，研究者期望ASD会对命令（commanding ）偏差（deviant）产生超敏（hypersensitive）反应，如MMN增强。

3.方法 ¶

10名ASD儿童（9名男孩； 1名左撇子；年龄范围8.6-12.2岁,平均年龄10.5岁，SD=1.3）；13名年龄和性别匹配的TD儿童（12名男孩； 1名左撇子；年龄范围7.5-11.8岁，平均年10.0岁，，SD=1.5）。 ASD组平均PIQ（表现智商）为100（77-104，SD=10），VIQ（言语智商）为63（46-98，SD=19）；对照组平均PIQ为110（85-136，SD=12），VIQ 117（83-144，SD=17）。PIQ和ERP偏转（deflections）之间均无显著线性关系，这表明PIQ差异对组差异无影响。

芬兰语，女声用中立、轻蔑、命令（commanding）或悲伤的声音说出。

在脑电图（EEG）记录期间，显示了八个刺激块（stimulus blocks），每个刺激块包含268个刺激。每个块（block）都由经常出现的中立的标准刺激（79％）组成，偶尔会被命令（7％）、悲伤（7％）或讽刺（7％）的偏离（deviant）所取代。每个异常刺激之前至少有两个标准刺激，刺激发作异步（stimulus onset asynchrony，SOA）为1300毫秒。在实验过程中，孩子们坐在扶手椅上，在隔音的房间里观看自选的无声视频，并被指示不要注意声音。

64通道Biosemi Active 2 Mk2连续记录EEG（DC–104 Hz；采样率512 Hz）。 将电极放置在左眼外眼角外侧上方监测垂直和水平眼的运动，参考电极放到鼻尖。一个脑电图周期为1100ms，包括刺激前100ms，消除眨眼伪影，丢弃在任何电极上变化超过±300 V的周期（Epochs）。在每种情况下，分别对标准刺激和异常（deviant）刺激的ERP进行平均，通过从异常刺激引起的ERP中减去标准刺激引起的ERP来计算差异（deviant）波。最终数据集包括ASD儿童的114项偏差（deviant）试验（trials）（范围71-146）和照儿童的135项偏差（deviant）试验（范围81-149）。 在每组的中央Cz电极处分别确定标准刺激ERP的峰值潜伏期，以该平均峰值潜伏期为中心，在±25毫秒的时间段内计算了单个被试ERP的平均幅度。通过以下时间窗在Cz电极上确定了个体被试的峰潜伏期（latencies）：第1个：最大正性（maximum positivity）在100至300 ms之间； 第2个：最大负性（maximum negativity）在300到400毫秒之间，第3个：最大正性（maximum positivity）在400到600毫秒之间，第4个：最大负性（maximum negativity）在600到800毫秒之间。在以下时间窗口，从Cz电极上的偏离标准差波相应地识别出偏离声音引起的响应的平均幅度和潜伏期：MMN / LDN为400至600ms之间的最大负性，P3a为 600至900毫秒之间的最大正性。

4.数据分析 ¶

重复测量方差分析（ANOVA）用于研究至少一组中显著引起的ERPs的组间幅度差异和两组中显著引起的ERPs的头皮分布差异。使用单向方差分析分析延迟。使用双向方差分析（Group x Electrode：Fz，F3，F4，C3，Cz，C4）分析每个ERP偏转幅度的组间差异。

5.结果 ¶

图1

标准刺激引起由四个峰组成的ERP（图1）。在对照中，第1，第3和第4峰与零显著不同，第2峰略为显著不同；在ASD儿童中，只有第1个峰显著，两组之间潜伏期没有显著差异。

图2

所有异常（deviant）刺激均在刺激发生后500ms内引发MMN / LDN。每种异常刺激幅度偏差在对照组儿童中均具有统计学意义；而在自闭症儿童中，仅讽刺和悲伤的偏差有统计学意义。MMN / LDN对讽刺和悲伤产生振幅偏差的头皮分布比较显示出显著的GROUP x DEVIANT x AP交互作用。事后比较表明，在ASD儿童的额叶和头皮中部，讽刺变异的MMN / LDN幅度（amplitude）减小；组间MMN / LDN的延迟没有显著差异。 在对照组儿童中，所有异常刺激均在刺激发生后740ms内诱发P3a成分，而在ASD组中刺激发生后790ms内诱发P3a成分（图2）。在对照儿童中，讽刺和悲伤的P3a幅度偏差具有统计学意义，命令偏差略为显著；在ASD组中，命令和悲伤的P3a振幅偏差具有统计学意义，讽刺偏差略为显著。讽刺偏差有一个显著的组主振幅效应，而悲伤偏差有一个略微显著的组主振幅效应，两组之间的P3a延迟没有差异。

6.结论 ¶

本研究通过将ERPs记录到中立的声音发出的带有讽刺、命令或悲伤的声音的单词刺激，来确定ASD儿童在自然语言中的情绪韵律变化的低级神经处理是否有异常。MMN / LDN的振幅反映了注意的听觉和韵律变化的神经辨认，对于所有异常刺激，ASD的振幅比非ASD的振幅小。但是，仅在讽刺这一异常刺激中发现了显著的组间差异。也可以推测，ASD对讽刺韵律变化的辨别能力受损是否与他们的ToM缺陷有关。命令和悲伤刺激可以归为基本情绪，并且几乎不需要ToM，而讽刺刺激可能代表社交情绪类别，因此需要ToM。结果表明在信息处理的各个级别出现的韵律处理缺陷可能会导致ASD中的社交沟通障碍，并支持以下假设：社交沟通中的困难源自ASD的低级神经功能。