Welk neuro-anatomisch netwerk ligt aan de basis van lezen en leesproblemen? Dr. Maaike Vandermosten Prof. Dr. Pol Ghesquière Prof. Dr. Jan Wouters Dyslexia Collaboration KU Leuven (DYSCO)
OVERZICHT 1. Dyslexie
2. Het neurale leesnetwerk o MRI-technieken o Functionele MRI-studies over lezen en dyslexie o Diffusion MRI-studies over lezen en dyslexie • • •
DTI-techniek Structurele connecties bij volwassenen Structurele connecties bij jonge kinderen
2
1. Dyslexie
• Prevalentie: 5 -10%
• Specifiek probleem met het leren lezen en/of spellen
• Oorzaken?
o
Fonologisch deficit theorie
3
1. Dyslexie: onderzoek op verschillende niveaus
omgeving
Biologisch
e.g. fonologisch deficit aan de basis of dyslexie Cognitief e.g. dyslexie
Home Teaching Remediation
Gedrag
OVERZICHT 1. Dyslexie
2. Het neurale leesnetwerk o MRI-technieken o Functionele MRI-studies over lezen en dyslexie o Diffusion MRI-studies over lezen en dyslexie • • •
DTI techniek Structurele connecties bij volwassenen Structurele connecties bij jonge kinderen
5
2.1 Het neurale leesnetwerk: MRI-technieken -niet-invasieve visualisatie van de hersenen
2.1 Het neurale leesnetwerk: MRI-technieken
Structureel lokaal
connecties
Anatomische MRI-scan
DTI
Functioneel fMRI
Functionele connectiviteit
OVERZICHT 1. Dyslexie
2. Het neurale leesnetwerk o MRI-technieken o Functionele MRI-studies over lezen en dyslexie o Diffusion MRI-studies over lezen en dyslexie • • •
DTI techniek Structurele connecties bij volwassenen Structurele connecties bij jonge kinderen
8
2.2 fMRI-studies over lezen en dyslexie Linker inferieure frontale gyrus
Linker temporoparietaal gebied
-Articulatie -Subvocale herhaling -Werkgeheugen -Hoger-orde fonologische processen
-Fonologie -Grafeem-foneem koppeling
Linker occipitotemporale gebied Linker inferieure frontale gyrus
-Visuele woord vorm -Directe orthografische route
-semantiek
= Fonologische aspecten van lezen sublexicale fonologische route = Orthografische aspecten van lezen lexicale orthografische route See Démonet 2004; Pugh 2000, 2005; Sandak 2004; Jobard 2003; Schlaggar & McCandliss 2007
2.2 fMRI-studies over lezen en dyslexie
= hypoactivatie bij dyslecten Temporoparietal
Inferior frontal
Occipitotemporal
= Fonologische aspecten van lezen = Orthografische aspecten van lezen See Démonet 2004; Pugh 2000, 2005; Sandak 2004; Jobard 2003; Schlaggar & McCandliss 2007
2.2 fMRI-studies over lezen en dyslexie
= hypoactivatie bij dyslecten Temporoparietal
+ soms overactivatie bij dyslecten:
Inferior frontal
-
Posterieure gebieden rechts
-
Bilateraal frontaal
Occipitotemporal
= Fonologische aspecten van lezen = Orthografische aspecten van lezen See Démonet 2004; Pugh 2000, 2005; Sandak 2004; Jobard 2003; Schlaggar & McCandliss 2007
2.2 fMRI-studies over lezen en dyslexie
Temporoparietal
Inferior frontal
Occipitotemporal
= Fonologische aspecten van lezen = Orthografische aspecten van lezen See Démonet 2004; Pugh 2000, 2005; Sandak 2004; Jobard 2003; Schlaggar & McCandliss 2007
OVERZICHT 1. Dyslexie
2. Het neurale leesnetwerk o MRI-technieken o Functionele MRI-studies over lezen en dyslexie o Diffusion MRI-studies over lezen en dyslexie • •
Structurele connecties bij volwassenen Structurele connecties bij jonge kinderen
13
2.3.1 DTI-techniek
Wat is DTI? • MRI-techniek dat specifieke informatie geeft over de witte materie verbindingen • Traject verbindingen • Witte materie organisatie • FA-index
OVERZICHT 1. Dyslexie
2. Het neurale leesnetwerk o MRI-technieken o Functionele MRI-studies over lezen en dyslexie o Diffusion MRI-studies over lezen en dyslexie • •
Structurele connecties bij volwassenen Structurele connecties bij jonge kinderen
15
2.3.2 Structurele leesnetwerk bij volwassenen met dyslexie VOORGAANDE DTI-STUDIES
- Kwantitatieve meta-analyse van 11 voorgaande DTI-studies over lezen Linker temporoparietale cluster (MNI-coordinates-29, -30, 18)
Vandermosten et al., 2012, Neuroscience & Biobehavioral Reviews
2.3.2 Structurele leesnetwerk bij volwassenen met dyslexie
fMRI
DTI
Arcuate Fasciculus (AF) AFFTP AFTP
IFOF
= fonologische aspecten van lezen = orthografische aspecten van lezen = neurale afwijkingen bij volwassenen met dyslexie
2.3.2 Structurele leesnetwerk bij volwassenen met dyslexie DEELNEMERS: Dyslectische lezers
Normale lezers
gemiddelde (SD)
gemiddelde (SD)
20
20
Geslacht (man/vrouw)
7/13
8/12
p = .75
Leeftijd (jaren)
22.1 (3.1)
21.4 (3.0)
p = .51
Non-verbaal IQ (WAIS)
108 (10)
106 (10)
p = .59
Woord lezen (EMT)
66.1 (1.9)
99.8 (11.4)
p < .0001
Pseudowoord lezen (Klepel)
66.0 (1.8)
107.9 (9.8)
p < .0001
Spelling
69.3 (6.5)
105.8 (9.6)
p < .0001
Fonologisch bewustzijn (effect size)
-2.79 (1.25)
0 (1)
p <.0001
Spraakperceptie in ruis (SRT in dB)
-8.2 (0.9)
-8.5 (1.1)
p = .30
Orthografische verwerking (ruwe score)
28.2 (3.6)
34.5 (2.6)
p <.0001
N
2.3.2 Structurele leesnetwerk bij volwassenen met dyslexie RESULTATEN: GROEPSVERGELIJKING
Normale lezers FA (SD)
Dyslectische lezers FA (SD)
P-value ANCOVA
Linker AFFTP
0.474 (0.017)
0.460 (0.025)
.029*
Linker AFTP
0.455 (0.026)
0.444 (0.027)
.14
Linker IFOF
0.485 (0.027)
0.486 (0.024)
.81
AFFTP AFTP IFOF
2.3.2 Structurele leesnetwerk bij volwassenen met dyslexie RESULTATEN: GROEPSVERGELIJKING
Normale lezers FA
Dyslectische lezers FA
P-value ANCOVA
Linker AFFTP
0.474 (0.017)
0.460 (0.025)
.029*
Linker AFTP
0.455 (0.026)
0.444 (0.027)
.14
Linker IFOF
0.485 (0.027)
0.486 (0.024)
.81
Right AFFTP
0.422 (0.030)
0.426 (0.021)
.68
AFFTP AFTP IFOF
2.3.2 Structurele leesnetwerk bij volwassenen met dyslexie RESULTATEN: CORRELATIES met FA
Fonologisch bewustzijn
Spraak-in-ruis
Linker AFFTP Linker AFTP Linker IFOF
AFFTP AFTP IFOF 21
Orthografie
2.3.2 Structurele leesnetwerk bij volwassenen met dyslexie RESULTATEN: CORRELATIES met FA
Fonologisch bewustzijn
Spraak-in-ruis
Orthografie
Linker AFFTP
.33*
.31(*)
-.04
Linker AFTP
.21
.42**
.00
Linker IFOF
.04
.18
.39*
Geen significante correlaties in rechter verbindingen
AFFTP AFTP IFOF 22
2.3.2 Structurele leesnetwerk bij volwassenen met dyslexie Linker IFOF - Geen groepsverschil - Orthografische route
Linker AF - Lagere FA in dyslectische volwassenen - Fonologische route
Geen betrokkenheid van rechter verbindingen
Vandermosten et al., 2012, Brain Vandermosten et al., 2012, Neuroscience & Biobehavioral Reviews
Hoe is het netwerk georganiseerd bij de start van lezen? - Onze hersenen zijn niet ‘voorbestemd’ om te lezen!
Waar situeert zich het primaire neurale probleem bij dyslexie? - Witte materie is plastisch!
24
OVERZICHT 1. Dyslexie
2. Het neurale leesnetwerk o MRI-technieken o Functionele MRI-studies over lezen en dyslexie o Diffusion MRI-studies over lezen en dyslexie • •
Structurele connecties bij volwassenen Structurele connecties bij jonge kinderen
25
3.2.3 Structurele leesnetwerk bij 6-jarigen met risico op dyslexie
STANDARD NEURO-ONTWIKKELINGSMODEL: Assumpties leesontwikkeling: DTI
fMRI 1
2 Assumpties dyslexie:
• Primair deficit (fonologische verwerking) linker dorsale gebieden • Secundair deficit (opbouw orthografische representaties) linker ventrale gebieden
26
3.2.3 Structurele leesnetwerk bij 6-jarigen met risico op dyslexie
MAAR assumpties gebaseerd op studies met ervaren lezers Slechts enkele MRI-studies voor of aan de start van de leesontwikkeling: o o
Vroege betrokkenheid van ventrale regio’s Kinderen met familiaal risico vertonen dorsale en ventrale verschillen (Brem et al., 2010; Maurer, 2006; Black et al., 2012; Hosseini et al., 2013; Yamada et al., 2011; Specht et al., 2009; Raschle et al., 2011; Raschle et al., 2012; see meta-analysis Richlan et al. 2011)
Empirische validatie nodig, vooral betreffende connecties!
27
3.2.3 Structurele leesnetwerk bij 6-jarigen met risico op dyslexie
eerste datacollectie voordat kinderen leren lezen continue registratie van (neurale) leesontwikkeling causale invloed? vroege detectie vroege preventie
28
3.2.3 Structurele leesnetwerk bij 6-jarigen met risico op dyslexie DEELNEMERS: •
Laatste kleuterklas
•
35 kinderen met een familiaal risico •
Minstens 1 eerste-graad verwant met diagnose dyslexie
•
35 controle kinderen zonder familiaal risico op dyslexie
•
Individuele matching •
Zelfde klas!
•
geslacht
•
leeftijd
•
Non-verbaal IQ
•
Opleidingsniveau vader en moeder
29
3.2.3 Structurele leesnetwerk bij 6-jarigen met risico op dyslexie DEELNEMERS: Hoog risico
Laag risico Stats
(n = 36)
(n = 35)
geslacht(jongen/meisje)
23/13
18/17
Fisher’s exact test: p = .34
Opleidingsniveau ouders
5.3 (1.6)
5.6 (1.6)
Fisher’s exact test: p = .18
ADHD
2.5 (2.2)
1.5 (1.5)
Fisher’s exact test: p = .40
Links-/rechtshandig
5/30
2/32
Fisher’s exact test: p = .43
Leeftijd (maanden)
61.4 (3.1)
61.7 (3.0)
F(1,27) = 0.14; p = .71
Non-verbaal IQ
109.9 (13.2)
110.4 (10.0) F(1,27) = 0.01; p = .83
Fonologisch bewustzijn
-0.06 (1.28)
0 (1)
F(1,27) = 0.20; p = .66
RAN
-0.46 (1.08)
0 (1)
F F(1,27) = 3.41; p = .09
Letterkennis
-0.51 (1.25)
0 (1)
F(1,27) = 9.75; p = .02
3.2.3 Structurele leesnetwerk bij 6-jarigen met risico op dyslexie
Ventrale (IFOF) en dorsale (AF) bundels onderzoeken: 1.
Bestaan neurale afwijkingen,voordat men leert lezen? Groepsindeling op basis van familiaal risico op dyslexie
2.
Wat is de functie van deze bundels voordat men leert lezen?
3.2.3 Structurele leesnetwerk bij 6-jarigen met risico op dyslexie RESULTATEN: GROEPSVERGELIJKING
Groep x Hemisfeer x bundel interactie [F(2,344) = 3.17, p = .043]
AFFTP AFTP IFOF
3.2.3 Structurele leesnetwerk bij 6-jarigen met risico op dyslexie RESULTS: CORRELATIONS with FA LEFT
AFFTP Fonologisch bewustzijn
RAN Letterkennis
AFTP
RIGHT
IFOF
AFFTP
AFTP
IFOF
3.2.3 Structurele leesnetwerk bij 6-jarigen met risico op dyslexie RESULTS: CORRELATIONS with FA LEFT
AFFTP
AFTP
RIGHT
IFOF
AFFTP
AFTP
IFOF
Fonologisch bewustzijn
0.30*
0.24 *
0.36**
0.27*
0.19
0.37**
RAN
0.13
0.07
0.20
0.16
-0.09
0.31**
Letterkennis
0.16
0.15
0.26 *
0.21
0.17
0.26 *
3.2.3 Structurele leesnetwerk bij 6-jarigen met risico op dyslexie Linker IFOF - Groepsverschil tussen kinderen met en zonder familiaal risico op dyslexie - Fonologische route
Linker AF - Geen groepsverschil - Fonologische route
Rechter verbindingen ook betrokken bij fonologie
3.2.3 Structurele leesnetwerk bij 6-jarigen met risico op dyslexie
Voorlopige conclusies
•
Witte materie afwijkingen: • Bestaan reeds voordat men leert lezen oorzaak van dyslexie?
• Maar op andere locatie dan bij volwassenen met dyslexie •
Witte materie functie: • •
Fonologische route nog niet gespecialiseerd
Longitudinale opvolging nodig!
36
Conclusion on the dyslexic brain Structureel
Functioneel
lokaal
-fMRI
≠ connecties
DTI
Acknowledgments
[email protected] DYSlexia COllaboration Leuven (DYSCO) Parenting and Special Education Research Group, KU Leuven Pol Ghesquière Maaike Vandermosten Jolijn Vanderauwera Bart Boets ExpORL, Dept. Neurosciences, KU Leuven Jan Wouters Hanne Poelmans Sophie Vanvooren Astrid De Vos
38
Dank u!