两种语言刺激模式对语言区显示效果的对照研究*

刘树永 李 敏 李玉报 张有军 耿道颖

(1.泰山医学院附属泰山医院放射科，山东 泰安 217000；2.复旦大学附属华山医院放射科，上海 200040)

血氧水平依赖性功能磁共振成像技术(blood oxygen level dependent functional magnetic resonance image，BOLD-fMRI)已经为在活体上进行脑功能形态学的研究开辟出了崭新的道路，并为进一步揭示人类特有的语言思维活动机制提供了一种无创的理想技术,本研究通过对比两种不同刺激模式语言任务在fMRI中激活的脑功能区，探讨在语言加工过程中这些功能区激活的意义，从而为国内外语言学的基础及临床失语研究提供理论参考。

1 材料与方法

1.1研究对象

选择2007年1月至2008年3月社会健康志愿者20名，男女各10例，年龄30～46岁，平均年龄38.5岁,入组检查者母语均为汉语，右利手，学历均为高中以上。所有检查者均签署知情同意书。实验仪器采用复旦大学附属华山医院3.0T GE Signa VH/iMRI MRI扫描仪进行检查,利用8通道头部线圈发射及采集信号。

1.2实验步骤

实验任务共2种，分别为图片命名任务，语义联想任务。语义联想任务所用词汇来自《汉语频率词典》中高频率字或词，即频率大于30次/百万；图片命名任务, 采用Snodgrass and Vanderwart 标准图谱；所有任务均采用组块设计，总时间3分12秒,每个Block为30秒，每个任务均有6个Block，组块间以“+”呈现30秒，作为静息状态以对照。其中图片命名任务中每张图片呈现3秒，语义联想任务每张图片呈现6秒。图片命名任务：图片呈现时，用唇读方式将图片名称讲出；语义联想任务：呈现一个词，如“水果”，让受试者在任务呈现时间内尽量多产生其相关词，如“香蕉”、“桔子”、“苹果”等词语。任务通过电脑投射到受试者头侧的投影仪，实验者通过其眼睛上方磁共振线圈上配置的反光镜即可看到任务并配合完成任务。检查过程中受试者头部两侧加以海绵垫，以防止头动。

1.3扫描技术

结构像扫描采用SE序列采集横轴位T1WI结构像,TR/TE=500 ms/minfull,层厚5mm,间隔0mm,分辨率256×256,FOV=240×240 mm,NEX=1；功能成像程序采用梯度回波序列(GRE-EPI)序列 ,TR=3000 ms,TE=35 ms,分辨率64×64,FOV=240×240mm；快速扰相位梯度回波翻转恢复(FSPGRIR)脉冲序列(T1加权)扫描,层厚1 mm,间隔0, TR=6.4 ms ,TE=1.6 ms , TI=40 ms，带宽=31.25KHz，分辨率256×256,FOV=240×240 mm,Nex=1

1.4数据处理 使用AFNI(Analysis of Functional NeuroImage)软件处理图像数据。功能扫描图像,进行去基线漂移,头动调整对齐,归一化(将信号强度调整成信号变化百分比)等预处理；通过反卷积方法找到每个被试每个任务的激活区域(P<0.01的相邻四个或四个以上体素作为是一个激活簇,在激活图谱中保留,激活簇中的体素赋值为1,其他体素为0)；将每个被试的每个任务的激活图谱转换到Talairach标准坐标下；同一个任务的激活图谱代数叠加,作为该任务在该组被试的功能区分布图谱；将同组被试的所有任务激活图谱取逻辑“或”运算,之后在该图上画出若干感兴趣区域(ROI)；将这些ROI对应的图谱返回到每个被试的原始坐标系下,将被试落在同一个ROI中的所有体素的功能扫描的时间曲线平均,作为该组该被试在完成该任务时在该脑区的BOLD信号时间曲线,用于组内定量比较。

1.5统计分析 采用SPSS12.0分析软件。男女同一感兴奋区(ROI)比较采用两样本t检验，若数据不符合正态分布，采用非参数统计中两样本t检验：Mann-Whitney Test。

2 结 果

2.1图片命名任务下激活脑区

女性组：双侧梭状回，双侧岛叶、额下回、额中回(以左侧为著)、额叶背外侧区、顶上小叶(均以左侧为著)，左侧角回，双侧颞上回，辅助运动区，双侧小脑半球及枕叶。男性组激活脑区基本同女性组，仅左侧额中回(Broca9区前部)脑区激活体素较女性组减少，统计学处理无差异；其它脑区两组间比较无明显差异。因为双侧前运动区与口唇运动有关，故未列入统计学处理中。各脑区平均激活体素及强度见表1，图1。

图片命名任务下平均激活脑区如下：双侧岛叶、额下回；额中回，双侧额叶背外侧区、顶上小叶、颞上回，左侧角回，辅助运动区，及双侧小脑半球及双侧枕叶及双侧梭状回等。

2.2语义联想任务下激活脑区

女性组：双侧岛叶、额下回、额中回、额叶背外侧区(均以左侧为著)，左侧角回，双侧颞上回，辅助运动区，双侧小脑半球、枕叶及梭状回,其中右侧尾状核及左侧顶上小叶少量激活。男性组激活脑区基本同女性组，其中右侧尾状核头部，左侧背侧丘脑，扣带回前部及左侧顶上小叶激活较女性组明显，统计学处理无明显差异。各脑区平均激活体素及强度见表2，图2。

表1 图片命名任务下平均激活强度及体素表

注：P=0.01,T值=5.94

表2 语义联想任务下平均激活强度及体素表

注：P=0.01,T值=5.94

2.3两种任务间激活脑区的差异

图片命名任务-语义联想任务相对优势脑区：双侧梭状回、枕叶、额叶背外侧及右侧顶上小叶(图3)。

图1 图片命名任务下平均激活脑区如下：双侧岛叶、额下回；额中回，双侧额叶背外侧区、顶上小叶、颞上回，左侧角回，辅助运动区，及双侧小脑半球及双侧枕叶及双侧梭状回等。

图2 语义联想任务下平均激活脑区如下：双侧岛叶、额下回、额中回、额叶背外侧区，左侧角回、左侧顶上小叶少量激活，双侧颞上回，辅助运动区，双侧小脑半球及枕叶、梭状回及右侧尾状核少量激活。

图3 语义联想任务-图片命名任务相对优势脑区(红色区域)：左侧额中回、辅助运动区；图片命名任务-语义联想任务相对优势脑区(蓝色区域)：双侧梭状回、枕叶、额叶背外侧及右侧顶上小叶。语义联想任务-图片命名任务相对优势脑区(红色区域)：左侧额中回、辅助运动区；图片命名任务-语义联想任务相对优势脑区(蓝色区域)：双侧梭状回、枕叶、额叶背外侧及右侧顶上小叶。

3 讨 论

语言是人类的一种高级认知功能，语言区在脑内的分布广泛，变异性较大，中国人语言区的分布位置，我们只是根据经典的解剖部位确定，必然带来偏差。Bold-fMRI作为一种新的影像功能技术，因其成像原理的特异性，近年来作为语言功能的一种定位方法，已经部分在临床中应用。

3.1图片命名任务下激活脑区分析

双侧额下回后部及双侧岛叶激活，均以左侧为著，左侧额下回的激活与任务的产词有关，文献[1，2]中提到在日文语言背景下执行相似语言任务,左侧额下回均明显激活，提示左侧额下回为语义加工相对特异脑区；左侧岛叶的激活解释为词语的产生过程中伴随语音加工的完成[3]；双侧颞上回后部激活，考虑与对图片的加工理解有关；双侧额中回前部、额叶背外侧区的激活考虑为此两个脑区参与注意，执行控制及语义网络搜索和再现作用等过程[4]；顶上小叶与空间信息表达、空间工作记忆有密切关系[5]；双侧梭状回(即双侧颞枕交界区)的激活考虑与其图形识别功能有关[6]。同时实验中发现左侧额下回，岛叶等多个脑区的激活体素明显高于右侧镜像区，证明了右利手受试者语言的优势半球多位于左侧大脑半球。

3.2语义联想任务下激活脑区分析

激活脑区基本同图片命名任务，其中右侧岛叶的激活可能与发音复诵加工有关[7]；双侧梭状回的激活体素明显低于图片命名任务下，考虑与图片中包含更多的图形信息有关；左侧额下回激活的体素明显高于图片命名任务下，考虑与任务的难度和任务本身的性质有关；右侧颞上回的激活可能与汉字特有的音调及音高的识别有关[8]。本实验中左侧背侧丘脑、右侧尾状核头部出现激活，考虑可能参与和语言有关的启动效应、逻辑推理、语义处理 、语法记忆[9，10]等复杂的认知和记忆功能,起到对语言过程进行视觉词性加工、整理和协调的作用。

3.3两种任务间激活脑区差异性分析

图片命名任务相对优势脑区：双侧梭状回、枕叶、额叶背外侧及右侧顶上小叶，分析与图片命名任务下上述脑区参与了更多的图形识别及空间感知任务有关[5，6]；语义联想任务相对优势脑区：左侧额中回，辅助运动区等，分析与上述脑区参与了更多的空间工作记忆[11]及与任务难度有关等。

总结上述研究结果，我们得出以下结论：不同的语言刺激任务根据任务的性质和难度不同激活脑区及强度略有不同，语言任务的完成均需多个脑区的协同作业。

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