The Interplay Between Orthography and Phonology Processing in the Left Ventral Occipito-Temporal Cortex: Relation to Reading Acquisition and Dyslexia

Nauka czytania wymaga integracji reprezentacji ortograficznych i fonologicznych. Wraz z rozwojem tej umiejętności wiedza ortograficzna zaczyna coraz silniej wpływać na przetwarzanie fonologiczne, a wspierająca ten proces lewa brzuszna kora potyliczno-skroniowa (lvOT) zaczyna być angażowana nie tylko przez bodźce wzrokowe, lecz także podczas przetwarzania mowy. Badania sugerują, że zaangażowanie lvOT zależy od wielkości przetwarzanych jednostek językowych: mniejsze, takie jak fonemy, wiązano z aktywnością tylnej, a większe, takie jak rymy – przedniej części tego obszaru. Wraz z nauką czytania względne zaangażowanie tych podregionów ma się zmieniać, odzwierciedlając rosnące znaczenie większych jednostek językowych w miarę osiągania płynności. Większość literatury wspierającej to ujęcie pochodzi jednak z badań przekrojowych prowadzonych na typowo rozwijających się anglojęzycznych dzieciach. Nie wiadomo, czy podobny wzorzec zmian aktywacji występuje u dzieci posługujących się językiem o transparentnej ortografii, takiej jak język polski, ani jak zaangażowanie lvOT zmienia się u dzieci z dysleksją, u których często odnotowuje się obniżoną aktywację sieci językowej. W niniejszej pracy zbadano aktywność w lvOT i na poziomie pracy całego mózgu podczas zadań wymagających przetwarzania fonologicznego u polskojęzycznych dzieci z dysleksją rozwojową i bez niej. Obserwowano 61 uczestników (20 z dysleksją, 41 kontroli, 22 K, 39 M) od początku formalnej nauki czytania (TP1; 6,02–7,36 lat) do trzeciej klasy szkoły podstawowej (TP2; 9,10–10,34 lat). Podczas badania fMRI dzieci wykonywały trzy zadania fonologiczne: zadanie aliteracji dla małych, rymowania dla większych, i dopasowywania słów dla największych jednostek językowych (warunek kontrolny). Przednie i tylne obszary zainteresowania (ROI) w obrębie lvOT wyznaczono indywidualnie za pomocą wzrokowego zadania służącego do lokalizacji obszarów odpowiadających za przetwarzanie ortografii. Głównym efektem rozwojowym był wzrost aktywacji lvOT od TP1 do TP2 podczas zadania aliteracji, obserwowany w obu podregionach lvOT. Nie stwierdzono porównywalnej zmiany dla pozostałych zadań. Średnia aktywacja lvOT nie różniła się systematycznie między częścią przednią i tylną, co nie potwierdziło wzorca opisywanego wcześniej u anglojęzycznych czytelników. U dzieci z dysleksją nie stwierdzono przewidywanej hipoaktywacji lvOT; jedyny efekt grupowy w obrębie lvOT miał kierunek przeciwny do oczekiwanego: silniejsza tylna aktywacja w dysleksji dla kontrastu Aliteracje > Rymy sugerowała większe zaangażowanie lvOT w przetwarzanie małych jednostek językowych. Analizy aktywności całego mózgu wykazały ponadto silniejszą aktywność obszarów ciemieniowych u dzieci z dysleksją dla kontrastów obejmujących zadanie aliteracji. Obecny w obu grupach wzrost aktywacji między TP1 a TP2 podczas tego zadania sugeruje, że w języku polskim mapowanie ortograficzno-fonologiczne na poziomie fonemu pozostaje istotne dla zaangażowania lvOT, ponieważ regularne relacje między literami i głoskami pozostają wiarygodną podstawą dekodowania. Wyniki te wskazują, że neurokognitywne mechanizmy czytania należy badać z uwzględnieniem właściwości danej ortografii.

Learning to read requires integrating orthographic and phonological representations, a process supported by the left ventral occipitotemporal cortex (lvOT). With growing reading experience, phonological processing becomes increasingly influenced by orthographic knowledge. As a result, the lvOT can be recruited not only during the processing of visual word forms but also in response to phonological input. Previous studies using auditory phonological tasks suggest that this recruitment depends on the grain size of the units being processed, with small-grain processing linked to posterior and large-grain to anterior lvOT activity. With reading development, the relative involvement of these subregions has been proposed to shift, with increasing reliance on larger units, such as rimes, as reading becomes more fluent. However, most evidence for the posterior–anterior gradient of lvOT activation comes from cross-sectional studies of typically developing English-speaking children. It is unclear whether the same pattern is observed in a transparent orthography such as Polish, and whether lvOT engagement changes in children with dyslexia, who often show reduced activation in the reading network. In the present study, we examined lvOT and whole-brain activity during auditory phonological processing in Polish-speaking children with and without developmental dyslexia. Sixty-one children (20 with dyslexia, 41 controls; 22 girls, 39 boys) were followed from the onset of formal literacy instruction (TP1; 6.02–7.36 years) to third grade (TP2; 9.10–10.34 years). During fMRI, they completed three auditory phonological tasks targeting different grain sizes: Alliteration for small-grain processing, Rhyme for large-grain processing, and Word, which served as a control condition. Individually defined anterior and posterior lvOT regions of interest were identified using an orthographic visual localizer task. The main developmental effect was an increase in lvOT activation from TP1 to TP2 during the Alliteration task, observed in both anterior and posterior subregions. No comparable change was found for Rhyme or Word conditions. The lvOT showed no systematic posterior–anterior differentiation in mean activation, providing no evidence for the gradient reported in English-speaking readers. Children with dyslexia did not show the predicted lvOT hypoactivation; instead, the only lvOT group effect was stronger posterior activation in dyslexia for the Alliteration > Rhyme contrast, suggesting greater small-grain lvOT engagement. Whole-brain analyses also showed stronger medial and superior parietal activation in children with dyslexia for small-grain contrasts. The TP1–TP2 increase during Alliteration present in both groups suggests that small-grain mappings continue to drive lvOT engagement in Polish, where consistent phoneme–grapheme correspondences remain a reliable basis for decoding. Together, these findings suggest that neurocognitive mechanisms of reading should be studied in relation to the properties of a given orthography, rather than generalised from English alone.