脑语言功能区研究进展

脑语言功能区研究进展

冯祥鲍海华

（青海大学附属医院影像中心；青海西宁10000）

[摘要]：语言是人类进行思想交流的重要工具，是人类特有的复杂认知心理活动。随着功能磁共振成像（functionalmagneticresonanceimaging,fMRI）技术的出现，尤其是血氧依赖水平功能磁共振成像(BOLD-fMRI)在神经、精神学领域研究中的迅速发展，国内外学者对脑语言功能区进行了大量的研究，并取得了重大进展。

[关键词]：语言；功能磁共振成像；血氧依赖水平

一、前言

语言是人类特有的功能，是人们进行交流沟通的重要表达方式，是人类区别于其它动物的重要特征。人们借助语言保存和传递人类文明的成果，它是民族的重要特征之一。语言功能的损伤将会严重影响人们的生活质量，因此研究人类脑语言功能区具有重大意义。随着经济全球化的发展和各国之间的文化交流，学习两种或多种语言的人越来越多。双语或多语的习得对脑语言功能区有何影响引起了国内外学者的广泛关注，随着20世纪90年代fMRI技术被首次引进，它具有无创、无放射、可重复等优点，因而逐渐成为研究人体神经功能的重要工具。

二、BOLD-fMRI的机制

目前临床上已普遍用于脑功能方面研究的功能磁共振成像技术包括:弥散加权成像（DWI）、灌注加权成像（PWI）、磁共振波普（MRS）、弥散张量成像（DTI）、血氧依赖水平功能磁共振成像（BOLD-fMRI）以及正电子发射计算机断层现象（PET-CT）。BOLD-fMRI因具有较高的时间分辨率和空间分辨率、定位准确和实用性高等优点，是目前应用最广泛功能磁共振成像技术。BOLD-fMRI是将血液中内源性血红蛋白作为一种对比剂，由相应的MRI敏感序列探测其在脑活动时的变化。血液中的血红蛋白主要包括氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白，两种血红蛋白对磁场有完全不同的影响。氧合血红蛋白是抗磁性物质,对质子驰豫没有影响,脱氧血红蛋白属顺磁性物质,其铁离子有4种不成对电子,可产生横向驰豫时间(T2)缩短效应(PreferentialT2ProtonRelax-ationEffect,PT2PRE)[1]。即脱氧血红蛋白含量增加时，T2加权信号减低。当神经元活动增强时，脑激活区局部皮质血流量增加，耗氧量也同时增加，但脑血流量增加幅度远大于耗氧量增加幅度。因此，由于这种不匹配现象导致脱氧血红蛋白含量减少，脑激活区T2驰豫时间相对延长，在T2WI上脑激活区信号相对升高。

三、国外研究历史及现状

国外学者很早以前就对脑语言功能区进行了较为细致的研究，1861年法国外科医生PaulBroca发现一位患者，虽然他无法进行正常的语言表达，但是其语言理解能力完好，尸检发现他大脑病灶的位置位于前额叶皮层[2]。Broca第一次描述了人类特异性的脑语言功能区，后被称为Broca区，即位于大脑半球额下回后部。1874年德国神经学家CarlWernicke发现一例语言理解障碍的患者，通过尸检发现其左侧颞上回受损，他据此提出此区是语言听觉记忆的储存所，后被称为Wernicke区。20世纪60年代，美国神经心理学家NormanGeshwind提出左侧大脑半球有前后两个主要的语言加工区，前部Broca区即左侧额叶区域负责语言产生，后部Wernicke区即左测颞叶区域负责语言的接受和理解。随后Wernicke、Lichtheim和Geschwind三人建立了经典的Wernicke-Lichtheim-Geschwind语言模型，包括前部语言区也称“运动语言区”和后部语言区也称“感觉语言区”，即指额叶下部的Broca区和颞上回的Wernicke区[3]。Ojemann等[4]用皮层电刺激的方法对大脑语言中枢作了进一步研究，发现语言中枢是由大脑皮层多个区域共同构成的，而不仅仅是Broca、Wernicke等几个脑区。

Tan等[5]运用视觉输入的词汇拼写任务和听觉输入的词汇音韵任务观察正常人的语言功能区，结果发现，梭状回在处理文字的拼字形态时有明显激活，颞上回则更多在处理文字的音位时激活。利用不同任务形式之间的交叉刺激，则发现缘上回和角回负责拼字和音位之间的转换。Halsband等[6]研究单语者、双语者和多语者语言加工区时，发现楔前叶具有语义加工作用。Jubin等[7]应用fMRI研究意大利语-法语双语者时，发现在进行第一语言和第二语言的转换时，双侧前额叶均有不同程度激活，说明前额叶尤其额中回与双语者第二语言的学习和运用有关。Ofan等[8]研究先天性失明患者发现，非视觉任务也会引起枕叶皮层的激活，并推测枕叶在语言任务中参与了语言的加工处理。Guo等[9]研究发现双侧梭状回在在完成拼写任务时有明显激活，认为双侧梭状回在拼写任务中用重要作用。以上研究结果表明，脑语言功能区可能远比Wernicke-Lichtheim-Geschwind模型所描述的复杂，而且参与语言加工的脑区可能远比Broca区和Wernicke区广泛。现在己经发现，除了许多皮层区外，基底神经节也参与语言的加工过程。Wise等[10]通过PET研究证实左侧苍白球参与了语言的表达调节。

四、国内研究现状

国内对脑语言功能区研究起步相对较晚，汉字是象形文字，与拼音文字有明显不同。第一，文字结构不同，汉字方是方块文字，属象形文字，而拼音文字属于线性文字；（2）意思表达方式不同，汉字主要通过字形表达字意，而拼音文字则主要是通过读音直接表达字意。因此，汉族的形、音均有别于拼音文字。此外，中国是一个多民族国家，不同民族有着各自特殊的语言表达和文字符号。近年来国内学者利用fMRI对汉语及很多少数民族语言进行了大量研究并取得了重大成果。

李恩中等[11]运用fMRI对语言与音乐刺激下脑功能活动进行研究，发现语言刺激时，主要为左大脑半球的脑区激活，右侧半球少数脑区也可被激活；而在音乐刺激时主要为右侧半球激活，说明左、右大脑半球在语言和音乐加工时存在分工优势性，但同时两半球间及半球内各脑区有相应协同作用。杨振燕等[12]通过对中英文语言活动区的功能磁共振成像研究发现，中文和英文脑语言激活区并不完全相同，说中文时激活的脑区要比英文广泛，并且右侧颞上回只在执行中文任务时激活，由此推测该区域为中文特异脑区。韩立新等[13]利用fMRI研究多语者母语语言区发现汉字的处理主要与左侧大脑半球有关,多语者在语言区左额叶的激活较单一语言者弱化，多语者与语音有关的左侧颞回活动加强。杜庆等[14]通过对正常人脑语言区弥散张量成像的研究发现语言区的左右侧白质存在差异,各语言区之间存在广泛地纤维联系。

晁芳[15]通过对白-汉双语者与汉族非双语者的全脑结构与功能差异研究发现，第二语言的习得可能是导致白-汉双语者与汉族非双语者大脑结构差异的关键因素。王云玲等[16]通过对多语者脑语言活动区的研究发现，维吾尔族多语者给予母语、汉语和英语刺激时，三种语言有共同的脑激活区，处理汉语及英语刺激任务时脑激活区激活强度及范围大于母语，三种语言刺激时大脑的偏侧化程度无差异。赵澄等[17]对蒙汉双语者的汉语词汇命名加工脑机制研究发现，蒙汉双语者的汉语加工特异脑区主要为右侧颞中回。

五、临床研究应用

很早以前，临床上主要应用Wada试验估计大脑优势半球的偏侧化，但Wada试验存在一些局限性，不等对语言共能进行定位，有时不能获得肯定结果，并且属于有创检查。随着fMRI技术的出现，很大程度上弥补了Wada试验的不足。在临床上，对某些疾病可以应用fMRI进行语言功能的评估。例如对颅内肿瘤的患者进行语言功能中枢定位以协助制定治疗方案，以便在术中尽量避免或减少对脑语言功能区的破坏。国内学者曾对脑卒中患者在治疗前后运用fMRI进行脑语言功能的研究，发现损失时患者左侧半球语言功能区活动减弱,右侧相应功能区活动增强；治疗后,语言功能恢复,左半球语言功能区活动恢复,而右半球语言功能区活动减弱或消失，提示fMRI可作为一种客观、敏感、可量化的评估卒中后语言功能康复的方法[18]。目前，fMRI在临床研究工作中的应用有待进一步提高。

六、展望及前景

目前，在神经心理学研究中对脑语言功能区非创伤性的研究方法，除fMRI外，还有电生理方面的诱发电位、核医学方面的PET等。fMRI皮质功能活动的精确定位展示了良好的应用前景，尤其是事件相关fMRI，改变刺激任务设计，将一个完整的认知任务分成彼此联系又前后独立的两个部分，即指导语和实施，再对这两个加工过程收集的图象数据分开进行处理，在脑功能的研究上是一个更大的进步。另外，fMRI具有较高的空间和时间分辨率、良好的可重复性、非侵入性及无创性的特点，可以用于直接观察人脑的神经功能活动。国内外的研究证明fMRI在语言基础性和临床研究中具有重要的作用。研究结论的差异性，一方面说明了人类语言本身的复杂性，另一方面也对今后利用fMRI进行脑语言功能的研究提出了新的挑战。但是，随着fMRI技术的不断改进和发展，并与其它研究手段相融合，例如将fMRI和PET采用图像融合或配准技术，可以得到更多的脑功能活动的信息等，必将为揭示人类语言高级认知功能活动规律开辟一条崭新的途径，我们也将对人类脑语言功能区有更深入的认识。

参考文献

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