Organization of neuronal language circuit in late talkers with and without developmental dyslexia

Wczesny rozwój języka stanowi podstawę dla późniejszych umiejętności językowych oraz czytania i pisania. Późne rozpoczęcie mówienia stanowi czynnik ryzyka zaburzeń neurorozwojowych, ale jego neurobiologiczne podstawy tego zjawiska pozostają niedostatecznie zbadane. Przedstawiona rozprawa ma na celu identyfikację unikalnych i wspólnych korelatów późnego mówienia i dysleksji rozwojowej oraz poziomu umiejętności językowych, czytania i pisania, a także budowy mózgu i odpowiedzi mózgu na mowę i pismo kilka lat później. Praca zawiera analizy międzygrupowe (N = 120 dzieci w wieku 8-10 lat). Na większej próbie (N = 148) zweryfikowano, czy potraktowanie czasu rozpoczęcia mówienia oraz poziomu umiejętności czytania wymiarowo doprowadzi do podobnych wniosków, co analizy międzygrupowe. Dzieci późno mówiące wykazywały trudności w zakresie umiejętności gramatycznych, świadomości fonologicznej i poprawności czytania. Dysleksja była powiązana z silniejszymi deficytami w zakresie języka i umiejętności czytania. Trudności dzieci późno mówiących zostały zatem już częściowo rozwiązane. Późne mówienie wiązało się z zaburzeniami neuroanatomii oraz odpowiedzi mózgu na mowę w strukturach należących do grzbietowego układu artykulacyjno-fonetycznego percepcji mowy. Dysleksja była powiązana z ogólnymi miarami budowy mózgu oraz zmniejszoną aktywacją w lewym zakręcie skroniowym górnym w odpowiedzi na pismo. Dzieci z dysleksją, w przeciwieństwie do typowo czytających, nie wykazywały koaktywacji pomiędzy odpowiedzią na mowę i pismo. Związki późnego mówienia i dysleksji z miarami behawioralnymi i funkcji mózgu były niezależne. Jedyne efekty interakcji znaleziono na poziomie neuroanatomicznym. Wskazują one na kumulatywny związek późnego mówienia i dysleksji z objętością istoty szarej w lewym zakręcie wrzecionowatym. Może to wyjaśniać niespójności we wcześniejszych badaniach nad neuroanatomią dysleksji. Wnioski wyciągnięte z porównania podejścia międzygrupowego i wymiarowego były podobne na poziomie behawioralnym oraz globalnej neuroanatomii, a rozbieżne w przypadku lokalnej struktury i funkcji mózgu. Wariancja w zakresie czasu rozpoczęcia mówienia była związana z objętością przedniej części móżdżku, zaangażowanego w motoryczną kontrolę produkcji mowy. Korelacja aktywacji mózgu w odpowiedzi na pismo z poziomem umiejętności czytania była znacznie szersza niż równoległy efekt dysleksji. Sugeruje to, że zastosowanie miary ciągłej do pomiaru umiejętności czytania jest bardziej wrażliwe na związki z wzorcami aktywacji mózgu niż dychotomiczny podział badanej próby na osoby z dysleksją i typowo czytające.

Early language development lays a foundation for later language and literacy skills. Being a late talker constitutes a risk factor for later neurodevelopmental disorders. However its neurobiological basis remains understudied. In the present thesis I aimed to analyze the unique and mutual correlates of late talking and developmental dyslexia on behavioral outcomes, brain structure and response to print and speech. I focused on 120 children aged 8-10 in a between groups design (N=120) in a dichotomous approach. Additionally, dimensional approach was used on a larger sample (N=148) to examine common and distinct correlates of variance in time of speech emergence and variance in reading ability on behavioral outcomes, brain neuroanatomy and activation to linguistic stimuli. Late talkers showed difficulties in grammar, phonological awareness, and reading accuracy. At the same time, dyslexia was related to more robust impairments in language and literacy, suggesting that school aged late talkers were partially recovered. On the neuronal level, late talking was related to structural disruptions and overactivation in response to speech in structures belonging to the dorsal speech articulatory-phonetic perception system. Dyslexia was related to global brain measures, and to underactivation of left superior temporal gyrus in response to print. Children with dyslexia, as opposed to typical readers did not show any speech - print coactivation. The contributions of late talking and dyslexia to behavioral measures and brain function were independent. The only interaction effects were found on neuroanatomical level, indicating cumulative effect of late talking and dyslexia on the left fusiform grey matter volume. This might explain inconsistencies in previous neuroanatomical studies of dyslexia. Conclusions drawn from dichotomous and dimensional approaches were similar for behavior and global neuroanatomy and divergent for local brain structure and function. Variance in time of speech emergence was related to volume of anterior cerebellum implicated in motor control of speech production. Correlation of brain activation for print with level of reading ability was much wider than the parallel effect of dyslexia. This suggests that continuous measure of reading score is more sensitive for analyses of its relation to brain activation patterns than dichotomous division of sample for dyslexic and typical readers.