[論文レビュー] Reduced structural connectivity between left auditory thalamus and the motion-sensitive planum temporale in developmental dyslexia

Nadja Tschentscher, Anja Ruisinger+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2018

Reading and Literacy Development参考文献 78被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、確率的トラクトグラフィーを用いた拡散テンソル画像法（DTI）を用いて、発達性読み書き障害における左聴覚側坐核（内側側大腿体、MGB）と運動感受性側頭回（mPT）間の構造的結合を調査した。研究では、読み書き障害のある男性において結合が減少していることが判明し、聴覚処理における視床皮質機能障害を支持するが、読み書き障害者の急速命名（RANln）スコアとはmPT-MGB結合が相関しなかった。一方、神経形態の読者では相関が見られた。

ABSTRACT

Developmental dyslexia is characterized by the inability to acquire typical reading and writing skills. Dyslexia has been frequently linked to cerebral cortex alterations; however recent evidence also points towards sensory thalamus dysfunctions: dyslexics showed reduced responses in the left auditory thalamus (medial geniculate body, MGB) during speech processing in contrast to neurotypical readers. In addition, in the visual modality, dyslexics have reduced structural connectivity between the left visual thalamus (lateral geniculate nucleus, LGN) and V5/MT, a cerebral cortex region involved in visual movement processing. Higher LGN-V5/MT connectivity in dyslexics was associated with the faster rapid naming of letters and numbers (RANln), a measure that is highly correlated with reading proficiency. We here tested two hypotheses that were directly derived from these previous findings. First, we tested the hypothesis that dyslexics have reduced structural connectivity between the left MGB and the auditory motion-sensitive part of the left planum temporale (mPT). Second, we hypothesized that the amount of left mPT-MGB connectivity correlates with dyslexics RANln scores. Using diffusion tensor imaging based probabilistic tracking we show that male adults with developmental dyslexia have reduced structural connectivity between the left MGB and the left mPT, confirming the first hypothesis. Stronger left mPT-MGB connectivity was not associated with faster RANnl scores in dyslexics, but in neurotypical readers. Our findings provide first evidence that reduced cortico-thalamic connectivity in the auditory modality is a feature of developmental dyslexia, and that it may also impact on reading related cognitive abilities in neurotypical readers.

研究の動機と目的

• 発達性読み書き障害を有する個々の人物が、左聴覚側坐核（MGB）と運動感受性側頭回（mPT）の間で構造的結合が低下しているかどうかを検討すること。
• 左MGB-mPT結合の強度が、読解力の主要な予測要因である急速自動命名（RANln）成績と相関するかどうかを検証すること。
• 従来の視覚的モalityにとどまらない、読み書き障害における感覚的視床機能障害の拡張を検証すること。
• 聴覚経路における視床皮質結合が、読解関連認知能力の個人差に寄与するかどうかを調査すること。
• MGB-mPT結合とRANlnの関係が、読み書き障害者と神経形態の読者とで異なるかどうかを特定すること。

提案手法

• 白質微細構造および構造的結合を評価するために拡散テンソル画像法（DTI）を用いた。
• 左MGBと左mPTの間の構造的経路を再構築するために、確率的トラクトグラフィーを適用した。
• 発達的および性別的変動を最小限に抑えるために、発達性読み書き障害を有する成人男性と神経形態の対照群に焦点を当てた。
• mPTを、先行する機能的神経画像法のデータに基づいて運動感受性領域として定義した。
• MGBとmPTの間の再構築トラクトに沿った平均部分的整合性（FA）を、結合強度として定量化した。
• 読み書き障害者と神経形態の読者との間でMGB-mPT結合を比較し、RANln成績との関連を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 発達性読み書き障害を有する個々の人物において、左聴覚側坐核（MGB）と運動感受性側頭回（mPT）間の構造的結合が低下しているか？
• RQ2 発達性読み書き障害を有する個々の人物において、左MGB-mPT結合の強度が急速命名（RANln）成績と相関するか？
• RQ3 神経形態の読者において、左MGB-mPT結合の強度がRANln成績と相関するか？
• RQ4 MGB-mPT結合とRANlnの関係が、読み書き障害者と神経形態の読者とで異なるか？
• RQ5 読み書き障害においてMGB-mPT結合が低下していることは、聴覚モalityにおける視床皮質モデルの発達性読み書き障害を支持するか？

主な発見

• 発達性読み書き障害を有する成人男性は、神経形態の読者と比較して、左MGBと左mPTの間で顕著に構造的結合が低下していた。
• 発達性読み書き障害を有する個々の人物において、左MGB-mPT結合の強度はRANln成績と有意に相関しなかった。
• 一方、神経形態の読者では、より強い左MGB-mPT結合が、より速いRANln成績と有意に関連していた。
• 本研究は、発達性読み書き障害における聴覚経路における皮質視床結合の低下を示す初の証拠を提供した。
• 研究結果は、MGB-mPT結合が読解関連認知プロセス、特に神経形態の個々の人物において役割を果たしている可能性を示唆している。
• 結果は、視覚的領域にとどまらない、発達性読み書き障害における視床機能障害の広範な役割を支持している。