基于fmri任務(wù)刺激模式的漢語優(yōu)勢半球優(yōu)勢認(rèn)知研究

基于fmri任務(wù)刺激模式的漢語優(yōu)勢半球優(yōu)勢認(rèn)知研究

腦語言rmri是腦語言功能研究領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，但在臨床應(yīng)用中需要兩個(gè)基本條件：1。標(biāo)準(zhǔn)化任務(wù)刺激模式；受害者的合作性好。本研究旨在探討語言腦功能成像任務(wù)模式設(shè)計(jì),從模擬臨床語言生成過程出發(fā),通過視覺呈現(xiàn),進(jìn)行語義、語法句子正確性判斷并朗讀表達(dá),觀察漢語語言相關(guān)腦功能區(qū)的激活情況。1數(shù)據(jù)和方法1.1研究對(duì)象自2010年8月—2011年5月在廣東省人民醫(yī)院門診接受體檢者中選擇22名健康志愿者,男14名,女8名,年齡22～62歲,中位年齡35歲,母語均為漢語,根據(jù)“漢語失語檢查表”(或稱漢語失語成套測驗(yàn),AphasiaBatteryofChinese,ABC)確定志愿者納入標(biāo)準(zhǔn):右利手;無精神、神經(jīng)系統(tǒng)病史及癥狀;無失語癥;雙眼裸視力正?；蚪?jīng)矯正后視力正常;試驗(yàn)中能按要求配合完成試驗(yàn)。本研究經(jīng)倫理委員會(huì)批準(zhǔn),所有受檢者均簽署知情同意書。1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)1.2.1試驗(yàn)任務(wù)1.2.2任務(wù)1:單次讀取受檢者平臥于MR檢查床,通過安裝在線圈上的反光鏡看到屏幕上呈現(xiàn)的文字內(nèi)容。每個(gè)任務(wù)循環(huán)采用組塊設(shè)計(jì)(blockdesign)模式,即任務(wù)1-靜息-任務(wù)2-靜息……任務(wù)7-靜息,持續(xù)時(shí)間280s。為排除掃描起始受試者的不適應(yīng)及磁場波動(dòng)影響,在任務(wù)1開始前空掃(dummyscan)20s。任務(wù)期內(nèi)容為語義和(或)語法不同的正確和錯(cuò)誤的兩個(gè)句子(兩個(gè)句子差別在于最后一個(gè)詞組不同),均為日常生活常用語句,逐步呈現(xiàn),新出現(xiàn)的部分用下劃線標(biāo)示,共8s;最后為語義、語法正確和錯(cuò)誤的兩個(gè)句子同時(shí)呈現(xiàn),持續(xù)12s,見圖1。受試者在按照平時(shí)說話的語速、語音、語氣依次朗讀新出現(xiàn)部分的同時(shí)思考并選擇正確的詞組搭配,于正確和錯(cuò)誤的兩個(gè)句子同時(shí)呈現(xiàn)時(shí)反復(fù)朗讀正確的句子。對(duì)照期為黑、灰兩種顏色組合的閃爍圖標(biāo)“+”在屏幕中心交替呈現(xiàn),頻率為4Hz,要求受試者注視。所有試驗(yàn)任務(wù)內(nèi)容為黑色120號(hào)宋體字,背景屏幕為白色。1.2.3受試者任務(wù)執(zhí)行情況在正式開始試驗(yàn)前先對(duì)受試者進(jìn)行模擬訓(xùn)練,訓(xùn)練內(nèi)容與正式試驗(yàn)內(nèi)容不同,但性質(zhì)及難易程度相似,以保證受試者充分理解并能按要求執(zhí)行任務(wù),包括開始朗讀的時(shí)間、朗讀句子的語速、語音。囑受試者仰臥,用海綿墊填塞頭部與線圈之間的空隙,以期最大程度地減少頭部運(yùn)動(dòng);同時(shí)囑受試者在試驗(yàn)過程中保持身體靜止不動(dòng)、均勻呼吸,然后在磁體孔徑內(nèi)進(jìn)行最后一次模擬訓(xùn)練,使受試者能適應(yīng)磁體環(huán)境。掃描開始后應(yīng)用實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng)監(jiān)測受試者任務(wù)執(zhí)行情況。試驗(yàn)結(jié)束后,囑受試者勾選試驗(yàn)中判斷正確并朗讀的句子作為試驗(yàn)反饋。1.3d-fps成像采用GESingaExcite3.0TGEMS(GeneralElectricMedicalSystems)MR成像系統(tǒng),8通道頭部線圈,對(duì)所有受試者均行軸位高分辨T1W及fMRI掃描。軸位高分辨T1W掃描采用三維快速擾相位梯度回波(3D-fastspoiledgradientrecalled,3D-FSPGR)成像技術(shù),覆蓋全腦,TR67ms,TE12ms,IR450ms,翻轉(zhuǎn)角20°,層厚1.2mm,層間距0,FOV24cm×24cm,矩陣256×256,NEX1.0,掃描時(shí)間5min29s。fMRI掃描采用GRE單次激發(fā)平面回波成像技術(shù)(single-shotechoplanarimaging,SS-EPI),覆蓋全腦,TR2000ms,TE22.1ms,翻轉(zhuǎn)角90°,層厚4mm,層間距0.8mm,FOV24cm×24cm,矩陣64×64,NEX1,層數(shù)30,掃描時(shí)間5min。1.4激活體像素l[lateralityindex,LI]:LI=(VL-VR)/(VL+VR),VL、VR分別為左、右兩側(cè)腦激活區(qū)的激活體素?cái)?shù);LI值介于1和-1之間,1代表左側(cè)完全激活;-1代表右側(cè)完全激活。2主要腦激活區(qū)2.1語義判斷任務(wù)的主要腦激活區(qū)包括雙側(cè)額下回(BA44)、雙側(cè)輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)(BA6)、雙側(cè)頂上小葉(BA7)、雙側(cè)枕葉(BA18,19)、左側(cè)島葉(BA13)、右側(cè)角回(BA39)等腦功能區(qū)(圖2)。2.2語法判斷任務(wù)的主要腦激活區(qū)包括雙側(cè)額下回(BA44)、左側(cè)輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)(BA6)、雙側(cè)頂上小葉(BA7)、雙側(cè)枕葉(BA18,19)、左側(cè)顳上回(BA22)等腦功能區(qū)(圖3)。2.3語義、語法判斷任務(wù)試驗(yàn)額下回激活體素?cái)?shù)及LI值見表1,左側(cè)為漢語語言的優(yōu)勢半球。3語義、語法任務(wù)對(duì)語言腦功能加工效果的要求日常應(yīng)用語言的表達(dá)與理解需要正確的語義和語法信息。在西方字母符號(hào)性語言中,語義、語法的變化主要是詞的形態(tài)變化,語言的表達(dá)是根據(jù)名詞和動(dòng)詞在不同的語境下進(jìn)行形式的轉(zhuǎn)化。但漢語是一種表意性質(zhì)的音節(jié)文字,有復(fù)雜的空間二維構(gòu)形,同時(shí)包括豐富的語音、詞匯、語義、語法等信息;漢語語法缺少詞的形態(tài)變化,與語義有較多聯(lián)系,兩者間無明確分界,且名詞和動(dòng)詞在表征上缺乏差異性。漢語語言的特異性使腦語言加工機(jī)制變得更復(fù)雜,故相關(guān)的語言功能腦區(qū)及其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通路成為研究熱點(diǎn)。研究腦語言功能首先需設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的任務(wù)刺激模式,但語言涵蓋內(nèi)容廣,相關(guān)研究采用的任務(wù)形式多樣,其中視覺腦語言刺激是最早應(yīng)用的任務(wù)模式,其與聽覺均是對(duì)語言信息的接收;而圖片命名、詞性或真假詞判斷等對(duì)語言理解方面的任務(wù)和文章閱讀等語言表達(dá)方面的任務(wù)僅反映語言的某一方面,并不能完整代表日常生活說話、言語表達(dá)與溝通,不能真實(shí)反映語言腦功能加工的全過程。本試驗(yàn)采用常見的正確和錯(cuò)誤語句,通過視覺呈現(xiàn),讓受試者對(duì)句子進(jìn)行理解、判斷并朗讀,即進(jìn)行視覺信息的獲取、語言理解與表達(dá)、發(fā)音計(jì)劃與控制,通過這種刺激模式觀察語言相關(guān)腦功能區(qū)的激活情況,以期發(fā)現(xiàn)臨床語言生成相關(guān)的全腦功能區(qū),并判斷漢語語言的優(yōu)勢半球。Gartus等認(rèn)為這種試驗(yàn)設(shè)計(jì)符合臨床實(shí)際要求,實(shí)用性較高,易為受試者接受;對(duì)Broca及Wernicke腦區(qū)的定位具有較高的敏感度,健康人群中達(dá)100%,癲癇患者中達(dá)97%。日常語言的表達(dá)與理解需要正確的語義和語法信息,故目前與語義、語法相關(guān)的刺激模式在腦語言功能研究中應(yīng)用較多。多項(xiàng)研究表明,語義或語法任務(wù)均可有效激活語言相關(guān)腦功能區(qū)。本研究采用句子語義、語法的正確性判斷作為任務(wù)刺激內(nèi)容,發(fā)現(xiàn)腦內(nèi)激活功能區(qū)與既往研究結(jié)果相符。語義判斷任務(wù)與語法判斷任務(wù)激活的腦區(qū)有很大重疊,但各腦功能區(qū)激活的程度略有不同,提示兩種語言任務(wù)均有共同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)支配,但在執(zhí)行不同任務(wù)時(shí),各腦區(qū)發(fā)揮的作用不同。在語義、語法判斷任務(wù)中,雙側(cè)額下回、雙側(cè)頂上小葉、枕葉及左側(cè)輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)均出現(xiàn)激活,其中雙側(cè)額下回在語義判斷任務(wù)中的激活范圍明顯大于語法判斷任務(wù),而左側(cè)顳上回后部激活僅見于語法判斷任務(wù)。大腦優(yōu)勢半球的概念來自對(duì)失語癥的研究,隨著fMRI的發(fā)展及應(yīng)用,確定語言優(yōu)勢半球在臨床語言功能評(píng)估中越來越重要。一般認(rèn)為,大腦語言功能區(qū)定位在左側(cè)大腦半球,且在右利手者中占95%,左利手者中占70%,但這是對(duì)西方語言研究的結(jié)果。因漢語語言加工機(jī)制復(fù)雜,關(guān)于是否存在優(yōu)勢半球仍存在較多爭議。目前多數(shù)研究者支持左側(cè)半球優(yōu)勢的觀點(diǎn),但也有學(xué)者認(rèn)為漢字的二維空間構(gòu)形及人腦對(duì)字詞、語句的記憶使右側(cè)大腦半球更多地參與漢語的語言加工處理,甚至有作者提出漢語不存在半球優(yōu)勢的假說。本研究選取右利手者進(jìn)行試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)右利手者在執(zhí)行語義、語法判斷任務(wù)時(shí)左側(cè)額葉皮層(主要是額下回)腦區(qū)激活范圍較