语言功能区的功能磁共振研究进展

谢 琪(综述)，刘 雁(审校)

(广州军区广州总医院1康复医学科，2神经内科，广州510010)

20世纪80年代以来，功能神经影像学方法日趋成熟，尤其是基于血氧水平依赖原理的功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)技术，它能结合脑形态学和功能学研究方法，被广泛应用于神经语言学及失语症的研究中。近期的研究结果不仅验证了既往研究的经典理论，而且进一步发展了语言功能区定位，为阐释语言的产生过程和功能受损后康复的可能机制提供依据。

1 单词水平任务涉及的语言功能分区

经典语言分区是以优势半球外侧裂为分水岭将语言区分为前、后两个区。前者是运动性语言中枢，主要涉及语言的表达，包括额下回后部的Broca区和额中回后部的书写中枢;后者为语言接受区，主要涉及语言的理解，包括颞上回后部和顶、枕、颞结合区。因此认为围绕外侧裂周围的大脑皮质区是与语言功能密切相关的区域，称为外侧裂周皮质语言带。

近年的功能磁共振研究，注重语言处理过程的“单词、句子、语法”三要素，从不同语言任务引起的激活角度进行语言功能分区研究。其中，对于单词水平的研究包括对语音和语义的研究，较多使用的fMRI任务有图片命名、词义判断、词汇联想、词语默读、名词归类、动词产生、单词听理解、词语流畅性测试等［1］。Petersen 等［2］进行的有关单词水平的研究曾被认为是经典，研究揭示视觉呈现词激活枕叶外侧纹状皮层，听觉呈现词激活初级听皮层和左颞顶皮层，当受试者看或听名词时双侧初级感觉运动皮层、左半球运动前区、补充运动区、Broca区附近的外侧裂区均被激活，说出关联动词时左前额下皮层和扣带回前部会被激活。因此，单词水平的语言功能形成涉及双侧大脑半球和小脑共四个脑区参与的神经网络。

既往认为语音和语义存在各自的语言代表区，相对独立。但研究表明并不仅仅如此，两者在处理过程中存在区域的交错，在一个相近的大脑区域内语音和语义功能可以共存。20世纪初Indefrey等［3］的研究发现，颞顶区域的损害可表现出语义或语音或两者连接的障碍，上颞叶的某些区域可能与语言的理解和产生都相关。近年的功能磁共振研究表明，颞叶区域、双上颞叶与言语的语音元素提取有关。词汇语音代表区则很可能存在于左上颞叶，语义代表区存在于左颞中回和颞下回，左颞区域后部相当于BA37区处可能在单词产生时涉及语义和语音代表区之间的连接［4，5］;在额叶区域，中、上及前额叶区域与语义的形成和语义记忆处理过程有关，其中左额下回、补充运动区和运动前区等区域参与单词的语义和语音处理，并可能与字型入口和产生有关。在单词处理中出现的额叶激活，还可能与语音信息的短期存储、词汇的获取、语义处理和任务难度相关［6］。现普遍认为，位于外侧裂前、后的额叶和颞叶区域均分别涉及单词的语义和语音处理。

关于句子和语法的机制目前尚不十分明确，现有的fMRI研究表明人类句子处理的脑功能区与单词的语音、语义脑功能区有重叠。额叶的额下回岛盖部(BA44)区域参与句子处理，而颞叶的颞上回后部与句子和文本处理选择性相关［6］。

2 图片命名任务涉及的语言功能分区

脑损伤后失语症的各种表现中以命名障碍多见，因此图片命名是神经语言学研究和功能磁共振研究中常使用的任务设计。图片命名任务采用视觉呈现方式，大脑皮质在产生图形认知功能活动时需要进行视觉加工和形态加工，因此第一到第四视觉皮层(BA17-20区)可被显著激活。研究表明，与视觉图像处理有关的脑区包括左大脑额中回中后部(BA9)和双侧颞中回后部(BA21)或颞枕结合部中下部(BA37)区域［7］。其中枕叶的舌回(BA19)和(或)梭状回下部(BA37)区域在对形态进行判断会比对位置判断被更多地激活。

在图片命名相关的影像学研究中常可见梭状回区域(相当于BA37/19)激活［7］。一般认为左侧梭状回区域存在视觉词形功能区，此脑区在词汇和图片语义任务中可被共同激活，其激活机制主要与视知觉的语义处理过程相关［8-10］。并非词汇加工时才激活该脑功能区，在对物体和面孔识别的任务中也会观察到此区激活，提示它也与视知觉的图像识别过程相关［11，12］。梭状回区域参与视知觉的图像处理和语义处理，是命名处理过程的重要激活脑区，相关的临床研究也印证了脑血管意外后此区域的缺血与命名障碍存在特异性相关［13］。

至今的功能影像学研究，图片命名任务多采用名词或动作类图片，名词类图片常用的有自然界事物、人造工具、名人等。命名的基本激活脑区包括枕叶外侧(BA18/19)、左额叶中下回(BA44/6/45)［7，10］以及左颞叶中下回(BA37/20/21)和双侧梭状回区域。但在有些图片和语义判断研究中，常见的额叶中下回区域激活不显著［10］，这可能与受试个体和基线设定等条件有关。命名方式主要有无声命名和出声命名两种形式，具体包括有心语、唇语、耳语等形式。出声言语活动比不出声言语活动会激活更多脑区和具更强信号，因为出声言语活动需要更多信息加工和运动协调［14］。而心语因不包括唇读和听觉反馈参与，所以激活涉及的脑区最少。

Mechelli等［15］的研究表明对动物和工具图片进行出声命名时，如果静息任务是注视，命名刺激激活的脑区可涉及额叶的双中央前区;双下额叶或岛叶;双上额叶中部;双中颞叶和左前颞叶上部;双中、上枕叶和双梭状回后外侧;顶叶双顶内沟;还有左侧海马回以及上顶部小脑。蒋震等［16］报道当受试者用唇语进行物品图片命名，激活的脑区包括双侧额叶内侧面SMA区、左侧额叶下回(BA44)、双侧枕叶上中部皮层(BA18/19)、双侧中央前回(BA6)、双侧小脑上部。出声言语活动可引起SMA前区、Broca区及运动和听觉的脑功能区明显激活，其机制与以上区域参与调控语音输出、控制发音以及听觉反馈的过程相关。

3 不同种类对比涉及的语言功能分区

通过进行不同种类图片的功能磁共振对比研究，可探索言语的某要素所特异性激活的脑功能区，以进一步研究语言形成机制。不同种类图片对比研究主要始于20世纪80年代，早期研究多采用不同性质物体图片和命名任务，如自然界事物、人造工具和名人脸3种类或人脸和物体2种类对比，近年图片种类进一步细分，采用工具(人造工具)和动物(自然界事物)、工具和工具操作性动作、名词和动词等进行比较，设计任务不仅仅局限于命名。

视觉认知的传导通路分为腹侧枕颞通路和背侧枕顶通路，其中枕颞通路主要对客观物体的结构和形状等表征进行辨认，而枕顶通道主要与空间关系和空间运动识别有关。两个通道相互联系又独立存在，是视觉信息高级阶段加工整合的结构基础。功能磁共振研究表明，脸与物体的知觉处理都涉及同样的腹侧通道(相当于BA18、19和37区)，都可引发的双侧脑半球颞枕结合部区域出现激活高峰［7］。对陌生面孔和名人的对比研究表明，脸的熟悉感特别由右半球产生［17］，识别陌生面孔时，右侧大脑比左侧大脑活动性增高，激活区增大，而名人判断则左右侧激活大小区别不明显，进一步研究表明右额叶在是否熟悉的判断上起主要作用［18］。

功能磁共振研究表明，自然事物与人造工具均可以激活以下脑功能区:额叶皮层;顶叶和前、中颞叶皮层;枕颞联合皮层(BA37/19)和梭状回中、外部分;枕叶皮层。在双中枕回(包括左中颞回后部和梭状回中部)，人造工具比自然物体任务可引出更多激活［14］。左中颞回后部在动词产生时会被特异性激活，工具类词引起此区较多激活的原因可能是工具类较动物类对动作特征有更强相关性［19］。自然物体比人造工具诱发出位于双侧扣带回前部、左小脑、右侧额下回的更多激活［14］。动物、工具和名人脸3种不同图片命名进行对比的功能磁共振研究表明，三种图片都共同激活左额下回，但在运动前回和前额区的募集分布是不同的［20，21］。额中回(相当于BA46区)在命名人时被最多地激活，它与反应潜伏期有线性相关，并可能标志思想搜寻的程度。而额下回和额中回内，相当于中央前回前方区域在命名工具时大多数会激活，这个区域与个体产生动作词汇时的激活区域有交错［20］。

近年功能磁共振研究揭示，语言功能的产生并非仅依赖经典语言皮层区，而是由许多大脑皮质和皮质下核团的功能区域互相连接所构成的巨大神经网络进行协调工作产生的，其产生过程与认知功能关系密切，并且有时也离不开部分感觉和运动皮层的参与。需要指出的是，不少相类似的功能磁共振研究结果间存在差异。不一致的原因，除了语言功能本身的高度复杂性以外，还可能与以下因素有关:①采用不恰当的统计阈值(P值以及显示团块阈值等)可能导致假阳性激活。②任务设计变量不一致，如选用的图片视觉复杂性不一致或受试者对图片的熟悉性不一致或基线设定不一等。③试验过程的干扰，如头动形成伪影以及被研究者配合不足等。这些因素随着功能磁共振研究的深入开展将得到逐步改善。

4 结语

20世纪80年代以来，功能磁共振成像技术已经应用于神经语言学及失语症的研究当中。近期研究结果验证既往经典理论的同时，进一步发展了语言功能区定位。目前的功能磁共振研究，主要以不同语言任务引起的激活来界定语言功能分区的，下一步将更多地对静息态和事件相关电位进行研究。通过进行不同种类图片的对比研究，可以探索言语的某个要素所特异性激活的脑功能区，以进一步研究语言形成机制。

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