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基于功能磁共振成像技術(shù)的中、英文書寫相關(guān)神經(jīng)基礎(chǔ)的成像研究

0書寫功能的神經(jīng)基礎(chǔ)語言是人類獨特的功能,反映了人類最高的認知功能和智慧。寫作是一種極其復雜的高級神經(jīng)活動。語言方案的操作過程包括筆和紙的操作過程。需要視覺、聽覺、運動意識和其他神經(jīng)活動的積極參與和合作。寫作功能的神經(jīng)基礎(chǔ)一直是神經(jīng)心理學研究的難點和熱點。與其他語言流程相比,通常對個人書寫的功能分析較少,尤其是對具有獨特詞匯書寫特征的中國文字研究。傳統(tǒng)觀點認為,人類語言功能主要與大腦前額和甘薯皮密切相關(guān),皮質(zhì)下腦區(qū)偶爾存在。因此,我們采用了功能磁共振成像技術(shù)(mri),比較和研究了中國和英文抄寫的激活大腦功能活動。在中國和英文抄寫的激動性下,分析了腦癱在中國和英文抄寫中的功能。1對象和方法1.1實驗步驟及操作培訓量健康志愿者9名,右利手,母語為漢語,自愿參加實驗.受試者均于實驗前進行有關(guān)實驗步驟及操作的培訓,以保證正確配合.其中,男6名,女3名,年齡25~32(平均26.5)歲,均為在讀大學生.排除了神經(jīng)及精神系統(tǒng)疾病、藥物和乙醇濫用者,試驗前3mo未服用任何藥物.1.2方法1.2.1fmri檢查使用美國GE公司1.5TSIGNA型MRI掃描機.采用頭部專用線圈,頭部放進磁場中心,良好固定,嚴禁晃動.FMRI成像前先掃描矢狀位T2WI用于定位,FMRI檢查采用血氧水平依賴法(blood-oxygen-level-dependence,BOLD),成像序列為單次激發(fā)梯度回波平面成像,脈沖重復間隔時間為2000ms,回波時間60ms,翻轉(zhuǎn)角90°,層厚1cm,間距為0,矩陣128×128,層數(shù)8層(以紋狀體為中心).1.2.2圖像數(shù)據(jù)的采集采用組塊設(shè)計,即“基線-任務(wù)刺激”模式.每個被試者完成書寫和假寫2個任務(wù).每次掃描總時間240s,由6個循環(huán)構(gòu)成,每個循環(huán)40s,每個循環(huán)又分任務(wù)組和假寫組,各20s.每個任務(wù)在屏幕上持續(xù)呈現(xiàn)2s.任務(wù)組抄寫的漢字選自《現(xiàn)代漢語頻率詞典》.假寫為抄寫不同形狀的圖形符號.由DMDX程序設(shè)計出刺激呈現(xiàn)形式.受試者在MRI掃描儀內(nèi)通過反光鏡看到屏幕上的刺激內(nèi)容進行抄寫.刺激由2個任務(wù)組成:漢字抄寫與假寫.受試者在FMRI掃描時分別完成2個作業(yè).抄寫漢字時利手執(zhí)HB鉛筆,寫在身邊的紙板上.在書寫期間要求被試者僅手腕以下部位運動.掃描之前對受試者進行一定的訓練,使其準確配合實驗任務(wù)的完成.數(shù)據(jù)處理:功能圖像數(shù)據(jù)用SPM2(WelcomeDepartmentofCognitiveInstituteofNeurology,London,UK)軟件進行處理,首先對圖像數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換,再將功能圖像序列進行空間配準,并標準化到Talairach空間,然后利用半高寬(FWHM)為7mm對標準化的數(shù)據(jù)進行空間平滑.根據(jù)廣義線性模型對平滑后的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析,利用t檢驗檢驗實驗任務(wù)與基線對照任務(wù)的差異,P<0.05的象素構(gòu)成統(tǒng)計參數(shù)圖.然后用Texas大學的Talairach定位軟件進行功能區(qū)的空間定位及BA分區(qū).最后將9例受試者的平均腦功能激活圖像疊于經(jīng)過標準化的解剖圖像上.2解剖部位及中心坐標系中文抄寫主要激活腦區(qū):雙側(cè)額葉中央前回運動區(qū)、雙頂上小葉、雙頂下小葉、左頂葉中央后回、左殼核(圖1).英文抄寫主要激活腦區(qū):雙側(cè)額葉運動區(qū)、雙頂上小葉、左頂葉中央后回、左殼核(圖2).9名受試者額頂葉皮質(zhì)及皮質(zhì)下平均激活區(qū)的解剖部位及BA定位、中心坐標見表1.3書寫功能的表現(xiàn)進行了一個過程,書寫的過程主要來源于文化遺產(chǎn)的背景,中主要表現(xiàn)為空間上的神經(jīng)節(jié)。請看人腦在處理漢字信息時,除了采用與拼音文字一樣的語音編碼外,還具有形態(tài)編碼的方式.結(jié)合日本學者對漢字與假名失語的研究,推測人腦處理漢字信息的部位與機制可能與拼音文字有差異,這就是本研究的目的所在.我們的研究結(jié)果顯示,中英文抄寫時激活的共同腦區(qū)有:雙側(cè)運動區(qū)、雙頂上小葉、左側(cè)中央后回、左殼核.不同激活區(qū)域:中文抄寫時雙頂下小葉顯示激活.中央前回在讀寫運動與感知的的精確順序激活上起一定作用并參與書寫程序的編制和計劃,而左側(cè)頂上小葉作為純失寫腦區(qū)研究由來已久,該區(qū)損害可以導致以字詞的正字產(chǎn)生異常為特征的失用性失寫.左角回已知為閱讀中樞,角回受損往往出現(xiàn)失讀伴失寫,表現(xiàn)為字形體現(xiàn)多元結(jié)構(gòu)的破壞.在本實驗中,英文抄寫時未見頂下小葉激活,而中文抄寫卻存在明顯激活,我們認為這與中文漢字有著高度的圖形字符特征,而右側(cè)頂下小葉被認為與半側(cè)空間感和結(jié)構(gòu)分析功能有關(guān),此區(qū)的損害常引起漢字字形編碼障礙導致視空間性失寫.對于左側(cè)中央后回激活,我們認為在書寫過程中,需要皮層復合感覺來控制字符大小、形狀,進而通過反饋參與書寫過程.近年來有許多研究提示皮質(zhì)下基底神經(jīng)節(jié)與學習、記憶、口語、閱讀等高級神經(jīng)功能有關(guān).在書寫功能影像學研究方面,Hillis等認為皮質(zhì)下?lián)p害產(chǎn)生失寫是因左側(cè)尾狀核或殼核病變,導致相應(yīng)的皮質(zhì)區(qū)腦血流減少或代謝下降;還有作者認為書寫功能的維持有賴于皮質(zhì)下腦區(qū).國內(nèi)就書寫痙攣患者進行FMRI檢查顯示書寫手對側(cè)基底神經(jīng)節(jié)有明顯的激活.還有報告認為皮質(zhì)下結(jié)構(gòu)參與了言語的實質(zhì)性過程.但是上述研究只是從皮質(zhì)下?lián)p害后的病理狀態(tài)下去推斷其在正常狀態(tài)下可能參與的書寫過程、可能發(fā)生的神經(jīng)機制,都無法解釋究竟皮質(zhì)下基底神經(jīng)節(jié)本身是否具有書寫的精確功能.在本研究中,FMRI成像結(jié)果顯示,9名受試者在文字書寫激活狀態(tài)下額葉、頂葉、基底神經(jīng)節(jié)等腦區(qū)均出現(xiàn)不同程度的激活,驗證了書寫動作的完成需要各個不同腦區(qū)的協(xié)同工作.我們發(fā)現(xiàn)在書寫激活狀態(tài)下,左側(cè)殼核內(nèi)側(cè)-邊緣區(qū)同樣存在激活.人腦邊緣區(qū)(marginaldivision)是位于殼核內(nèi)側(cè)、圍繞蒼白球頭外側(cè)與學習記憶功能有關(guān)的一扁平盤狀結(jié)構(gòu).通過人數(shù)字工作記憶FMRI檢查的方法證實邊緣區(qū)參與了腦的學習記憶功能,基底神經(jīng)節(jié)損害累及左側(cè)紋狀體邊緣區(qū)損傷而導致記憶障礙,可以使書寫時字形在腦內(nèi)結(jié)構(gòu)的記憶提取受影響而導致構(gòu)字障礙.本實驗提示:左側(cè)邊緣區(qū)參與了書寫過程,并與左側(cè)額葉皮層運動區(qū)一起表現(xiàn)出半球優(yōu)勢,左側(cè)邊緣區(qū)有可能是書寫相關(guān)腦區(qū)的皮層下中樞之一.總之,我

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