脑皮层功能与语言机制临床研究

杨 芹

（山东省东营市人民医院 省立医院集团东营医院神经内科，山东 东营 257091）

脑皮层功能与语言机制临床研究

杨 芹

（山东省东营市人民医院 省立医院集团东营医院神经内科，山东 东营 257091）

结合临床各型失语症语言损伤特点及既往脑皮层功能研究成果进一步探讨语言加工过程及人类思维活动过程.

失语症；脑皮层功能；语言加工

对脑与语言关系的科学研究已达一个多世纪，并已获得许多重要成果，但由于众多学者研究目的不同，研究方法也不同，以致结果和观点不同，甚至矛盾，引起争论。对于语言在脑中是如何认知加工的，语言是怎样发生障碍的这一中心问题仍无法回答（高素荣《失语症》）。本文将根据既往脑皮层及语言学研究成果，结合我院失语症患者脑损伤及语言障碍特点，提出一些新的构想，总结语言加工模式图，希望得到各位语言学前辈及各位同仁的批评及指正。

语言（language）是人们利用代码系统（符号）达到交流的能力，即符号的运用（表达）和接受（理解）的能力[1-3]。符号包括口头 的和书写的（文字）符号，还包括各种姿势符号（手语或哑语和手势）[4]。语言是人类特有的认知功能，属高级皮层功能，探索不同部位脑损伤后语言功能障碍特点是揭示脑皮层功能不可或缺的工具，同时随着对脑皮层功能探索的不断深入亦促进我们对语言加工机制的认识，二者相辅相成[5,6]。人们早已认为，大脑皮层功能具有同一性，即脑是作为一个整体进行工作的，没有功能区分[7]。直到1861年，Baul Broca陆续收集8例丧失语言能力、病变均在左大脑半球的病例，且发现右大脑半球部病变不产生语言障碍。1865年Broca宣称“我们用左脑说话（Nous parlons avec I hemisphere ganche）”，确立了左额叶皮层与运动性失语的关系，揭开了脑功能定位的时代。1864年Jackson研究发现局灶性癫痫是中央前回受病变刺激引起，1874年Wernick第一次将感觉性失语定位于颞上回后部。Kleist通过大量临床与病理研究提出大脑皮层作为整体由许多构筑区组成，不同构筑区有不同的功能，提示脑的功能定位是以脑的功能整体性作为前提。大脑皮层细胞有着广泛而复杂的联系，各功能构筑区紧密联系，具有强大的整合功能，人的思维是脑的整体性活动，不能将脑功能作为各功能构筑区功能的简单迭加，因此在注重脑功能定位的同时，不能忽视脑的功能整体性[8-10]。

语言是如何被理解的？语言的听理解（auditory comprehension）是一个复杂的解码过程，是从接受到扩展的外部言语到领会说话人的表述动机的过程。在这一过程中，我们要经过语音感知、词汇识别、句式构造、语义图示、意图推导、情感反应等重要环节。1874年Wernick第一次将感觉性失语定位于颞上回后部（22区）。Wernicke失语患者不能辨别词义，往往造成词义异化或词义含混，表现出词汇认知倒错（paragnosis）[11]，这是此类患者主要症状。颞叶损伤患者虽然难以从词的音位组合和意义联系中去实现词的理解，但还能从话语的韵律特征和总体结构方面去推测话语的大致意思，以此来补偿词汇识别障碍造成的损失。患者在某种程度上还保留理解动词句法搭配关系的能力。理解抽象名词要比物质名词的能力好。这类患者不是经过词汇的识别达到语言的理解，而是从整个语言片段的韵律、结构以及当时的语境去猜测大致意思。高素荣等发现此类失语患者听理解中有特殊范畴语义障碍，尤其是听理解障碍严重的Wernicke失语患者，对物品（实物和图）和动作的理解稍好，而对颜色和身体部位的听理解最困难，且差异有显著性（高素荣等，孙可淳。中华神经内科杂志，2002）。我院一例典型主侧半球颞叶部分梗塞患者（会吹唢呐），出现颜色及身体部位的听理解障碍并有唢呐曲目的遗忘，经治疗颜色及身体部位听理解部分恢复，仍有部分唢呐曲目遗忘。还有一种涉及颞叶损伤的较少见失语类型即原发性进行性失语（primary progressive aphasia）或称非痴呆性失语或失语不伴痴呆（aphasia without dementia），此型失语进展缓慢，病程持续数年，患者出现进行性发展的找词困难及实质词的理解及表达障碍，直至出现语言交流障碍。患者除不能进行语言交流外，生活完全可自理，无记忆障碍，肢体活动正常，外出不迷路，情感反应存在[12]。此类患者颅脑MRI提示左侧颞叶萎缩明显。结合颞叶损伤后语言特点，考虑Wernicke区（可能不仅包括颞上回后部，还涉及颞中、下回皮质）为名词性及颜色等实质性词汇的皮层存储区，颞叶皮层损伤患者对实质性词汇听理解障碍是因为此类词汇皮层存储区的毁损[13]；Wernick失语患者保留了部分语法结构理解能力、动词理解能力及逻辑推理能力，表明对语法结构理解能力、动词理解能力及逻辑推理能力为非颞叶皮层功能。Luria提出大脑半球三级顶枕部的损伤会导致空间分析和综合能力的障碍，患者难以把按顺序出现的言语转换成同时看见的图像，还会破坏逻辑-语法关系的能力。顶叶39区和40区，可能还包括角回及缘上回的37区，占据联系触觉或运动觉与视觉和听觉联合区的移行带。优势半球该区被认为是较高级顶叶联合区（tertiary parietal associasion area），这些区域与丘脑枕有双向联系，并通过长短不等一的联络纤维与同侧枕、颞和额叶发生联系，通过联合纤维与对侧相应脑区联系。这些脑回在人类大脑占的面积较任何灵长类都大，发育及功能成熟较晚（要到7岁后），不同个体大脑的运动技能、算术能力、拼写能力和定位觉发育也存在差异。触觉、运动觉、前庭觉、视觉和听觉信息在次级联合皮质处理后，在39区和40区进行最高水平整合，且该区是人类复杂感觉和认知功能的解剖基础。超级整合机制对人类的空间感知能力、语言和计算都很重要。被Luria称为语言的逻辑语法及句法方面错误也在左顶叶病变时出现，当句子含相关成分时患者就不能理解意思（如患者不能判断爸爸的哥哥与哥哥的爸爸是否是同一个人）。优势侧顶叶病变时计算受损，对身体各部分的认知和命名及辨别左右和上下等由语言介导的空间概念也同样受损。优势半球顶叶病变患者在感觉和运动功能无损害的情况下，出现不能按言语指令完成或不能模仿病前掌握的运动技能，即观念运动性失用。观念性失用常见于弥漫性脑损伤双侧顶叶受损患者，患者表现似乎忘记了以前学会的动作顺序而至动作顺序紊乱。例如，给患者烟斗、香烟及火柴，患者不知道使用这些物品的顺序。 以上事实表明，顶叶皮层不仅对各种感知提供逻辑思维判断及分析，而且对前部运动皮质提供运动程序的逻辑思维支持。我院1例主侧半球顶叶皮层梗塞患者出现计算障碍，结构性语法理解困难，在前部额叶未受损情况下出现语言输出困难，语言组织能力下降。

语言的理解不仅包括词汇及逻辑语法结构的理解，还包括语言整体意义及引申意义的理解，这涉及脑的类比、联想及判断能力。在此，我们要谈及前额叶功能。人类额叶占大脑的30%，较其他任何灵长类都大（猕猴额叶为大脑的9%），是人脑最新进化的部分。Rylander描述单侧或双侧额叶损害切除患者有类似改变，测验发现这类患者抽象思维能力严重缺乏。目前共认的是：①双侧额叶切除患者可出现智能检验认知力受损，觉醒及定向力不受损；②可能出现记忆力减退，Hecean发现131例额叶肿瘤患者，20%有遗忘现象，与源于间脑和颞叶遗忘症不同，可能是较广的思维障碍，患者可回忆问题的细节及错误所在并试图解决问题；③抽象思维过程改变，在记忆一系列项目的实验中，患者不能进行归类以便于回忆，在解决问题时患者不能回忆所有的选项并选出合适的一项，即抽象思维不能；患者对情境要求概念化，采取“具体化”思维方式。以上研究表明：额叶皮层在认知过程中提供抽象思维支持。抽象思维能力是指在分析、比较的过程中从具体事物中抽取出来的相对独立的各个方面、属性和关系等的能力。前额叶皮层是人类抽象思维能力的解剖基础，可以将不同事物的共同属性进行提取及类比；例如额叶损伤患者不能判定“马比狗大”的正确与否，不能通过类比及联想来发现语言的引申含义（即话外之意、言外之音）。结合额顶叶皮层损伤后临床症状，我们推断：在认识客观现象及事物过程中需要将各种感性认识进行分析、综合，继而上升为理性认识。如前所述顶叶皮层39区和40区将各种感觉进行最高水平整合中枢，是人类复杂感觉和认识功能的解剖基础，而抽象思维能力为额叶皮层所特有，可以将各种感性认识进行提炼、分析及比对，作出最终的结论或判断。额顶叶皮层在人类认知自感性认识上升为理性认过程中起着至关重要的作用。此外，前额叶不仅与认知功能有关，同时前额叶皮层参与计划性运动起始及所有精神活动程序控制：如情感表达、人格及行为等。额叶颗粒层皮质与低位大脑（丘脑腹内侧核及丘脑枕）有丰富联系，额叶皮质还接受来自其他边缘系统传入纤维（边缘系统通过丘脑前辐射与额叶关系密切），可调节感觉体验的情绪反应，并投射到边缘及旁边缘皮质其他部分（海马、海马旁回、颞叶前极）杏仁核及中脑网状结构。因此，前额叶皮层损伤除导致运动、言语及随意运动明显异常外，额叶病变还可导致动力缺乏，难以保持相关事件的系列关系，从一项脑活动向另一项转移困难等，在情感方面，额叶损害可导致快感缺乏、情感淡漠、自控力丧失、社会行为失控及欣快等。Feuchtwanger临床观察200例；额叶损伤患者，发现缺乏始动性、犹豫不决、心境改变（如欣快）、注意力不集中、记忆力和注意力减退等。Harlow（1868）首先发表的著名病例揭示了额叶损害对智能和行为的影响，一例名叫Phinease Gage的患者在爆炸事故中铁棍插进大脑额叶，他原本是一个虔诚的基督徒，伤后却出现个性改变，声称“Gage不是以前的Gage了”变得粗鲁、犹豫和多言。Walsh研究发现行双侧额叶切除患者，无觉醒及定向力缺失，某些因精神障碍（精神分裂症、焦虑症、抑郁症、强迫性神经症和慢性疼痛综合征）丧失能力的患者手术后症状可有改善。情感作为人类高级思维活动，不可能仅局限于边缘系统，在解剖结构上额叶接受边缘系统经丘脑前辐射投射纤维，结合额叶损伤后临床症状，考虑额叶皮层为人类情感反应最终靶点，情感决定了我们动机的产生，动机驱使我们采取行动，运用我们的各种能力，达到我们的目的。研究发现前额叶损伤患者有典型的“施事（agent first）”效应（施事，在被动句中，由前置词by引导的短语），患者只能按照词序理解句子，例如：他们可以理解“小孩追小鸟”，但不能理解“小鸟被小孩追”。这种困难是源于患者缺乏足够的能动性，对言语成分直接意义的惰性记忆，不能进行积极的分析，即不能做辅助性转换（它有助于理解复杂的语法结构）（尤志珺等，2002）。高素荣《失语症》经皮质运动性失语章节中有丧动力性失语的详细描述：患者损伤部位在脑优势半球额叶内侧面大脑前动脉供血区，临床症状表现为淡漠、不主动说话，起初2～10天内可缄默；口语理解相对好。 我院1例患者因车祸引起双侧额叶前部广泛损伤出现淡漠、缺乏始动性，情感反应缺乏，患者左侧中央前回及运动前区下部完整，患者存留部分语言功能，定向力可，名词性词汇理解可。我院多例左侧大脑前动脉梗塞患者出现淡漠、缺乏始动性（前额叶内侧受损）、大小便失禁（旁中央小叶受损），语言特点符合丧动力性失语，多数患者语言功能恢复较好。

语言动机产生于额叶，动机产生后，语言是如何输出的? 额叶初级运动皮质（4区）支配所有的随意运动，4区内运动功能躯体定位排列方式呈倒置的人形。优势半球44区（Broca区）与4区邻近部分共为语言运动中枢，支配唇舌及咽喉部运动，这些区域双侧损害可导致发音障碍及吞咽困难。4区、6区发出的另一投射纤维为额桥小脑束，还有其他纤维系统经额叶传至尾状核、壳核、丘脑底核、红核、脑干网状结构及下橄榄体，以及丘脑腹外侧核、背内侧核和背外侧核。8区及6区连接着动眼及其他脑神经运动核，并通过胼胝体与对侧大脑半球同一区相连。44区还经皮质联系，额叶及枕叶间有一个大纤维束相连，钩状束连接额叶框回及颞叶。4区还直接与中央后回前部躯体感觉神经元、顶叶其他区域、丘脑、红核及脑干网状结构相连。上述解剖联系提示随意运动需躯体感觉、视觉、听觉等感觉引导及小脑和椎体外系参与。 1990年Alexander等 用BDAE检查9例语言障碍患者，以CT定位为左额叶的单发病灶，均累及额盖或运动皮质，或紧邻其下的脑白质。病史或CT证明有右侧病灶者均除外。分析病灶部位与临床表现关系后，提出Broca失语者有三种模式，各模式间有重叠，各有其病理及解剖部位。第一种损害发音和语调。认为损害了运动皮质下部或其下白质及其传出纤维，可产生构音障碍，伴或不伴失语，这实际是一种言语不能（aphemia），为传出性运动障碍。第二种是语言启动延迟，但有语法结构。在其最好状态时有长句口语，有命名障碍和词义错语，复述保留。此模式符合经皮质运动性失语。如病灶仅累及额盖而未累及运动区下部，失语很快恢复，如还有脑室周围白质受累则失语持续。第三种模式表现发音、语调障碍，所有口语表达均有音位性错语，伴面颊失用。此型发生在下运动区及其下的白质和侧脑室周围白质病变后。Alexander等认为，局限于左额下后区皮质或（和）皮质下不同区的病变，可产生不同的言语及语言障碍。Broca失语不是真正的临床类型，而是独特的和可分离的额叶皮质和基底节的语言和言语障碍联合综合症。换句话说，典型的Broca失语是继发于以上所有系统受损，即额盖、下部运动皮质、皮质下白质和脑室周围联合病灶。其症状复杂，不可能分割为不同功能系统。我院一例局限于Broca区（额盖部）梗塞患者语言功能基本完好。Broca区位于运动前区，为语言运动程序储存所（某些感叹词、虚词、某些固定语言句式等语言运动程序存储区），单纯Broca区损伤对语言功能影响不大，考虑其仍为相对低位语言中枢。1874年，Carl Wernicke发表了著名的《失语症学》，论证了感觉系统投射至大脑半球后部，而前部为传出，认为右利手者的语言行为在左侧大脑半球有2个特异的区，一个区为第一颞回，组成听词语中枢（auditory verbal center），为听言语印迹储存所（repository of auditory），另一区则在第三额回后部，组成词语运动中枢（verbal moter center），为运动言语印迹储存所（repository of moter speech engram）。他认为此二区必有联系，推测其联系纤维位于岛叶。Geschwind支持并发展了Weniche联系学说并做了详细的描述，直接通路是词的听理解区与言语形成区直接联系，间接通路则通过与物有关的感觉印记网络间接联系。1884年Lichteim首例报道并称之为传导性失语的病例，患者语言特点为自发言语及复述时出现明显语音偏差（复述时明显），患者对此语音偏差可觉察。此型失语其脑损伤部位位于听语言中枢与语言运动中枢之间较为局限位置，此型失语的存在及特点证明了听语言中枢与语言运动中枢之间联系的存在并有力证明了听语言中枢对语言运动中枢支持及调控作用（即听觉反馈机制的存在），当其联系中断会出现语音输出偏差，如“铅笔”复述为“先北”。除传导性失语以外还有一种与复述有关的失语即经皮质混合型失语（mixed transcortical aphasia），此型失语语言特点为复述好和系列语言好，其他语言功能均严重障碍或完全丧失。一般认为此型失语病变位于优势半球分水岭区大片病灶，致使外侧裂周缘区孤立引起。通常语音信息首先到达初级听语言中枢即（41、42区），该区语音信息传达到Werniche区（实质词皮层储存区）时，才能被理解，即被自我意识感知，当41、42区与Werniche区联系中断，会出现一种失语类型即纯词聋。纯词聋目前较公认机制为初级听皮质与Wernick区联系中断，患者可以听到声音并辨识其种类（如风声、流水声等）但不能对语言信息进行理解，患者书写、阅读功能无影响，可通过书面语言文字进行交流。经皮质混合型失语患者对其所复述语言内容不理解，说明语音信息未传达到Werniche区（22区），其复述过程无语言理解、情感反应及动机产生等高级思维活动参与，其特点符合相对低位语音感知中枢与低位语言运动中枢（Broca区）之间在失去高位中枢抑制后的释放症状，类似一种条件反射，即初级听中枢及初级语言中枢在语言学习过程中逐渐形成的一种直捷联系在失去更高级中枢（颞顶额叶皮层）抑制后的释放症状。复述复杂通路则涉及更高级语言中枢对所复述内容的加工，参与皮层涉及颞叶、顶叶及额叶。经典Wernick失语患者，当后部实质词汇存储皮质损伤而前部运动皮层功能保存时，除对实质词理解出现障碍外，语言输出特点为流利型，内容为大量的空话及赘语，即缺乏实质词的固定句式及口头语等。由此我们可以推断，当后部实质词存储中枢损伤后，实质词的理解及输出同样受到影响，Broca区作为运动前区向下延伸部分，其在语言输出中作用为固有运动程序存储作用。Wernick失语时语言特点为流利型，内容为大量空话及赘语，为存储运动程序在失去后部听感觉中枢抑制作用后的释放症状。我们再来回顾一下，1891年Dejerine通过对2例失读患者神经解剖及行为的分析，推测：①语言优势半球的角回是分析理解书面语言的中枢，也能够通过唤起字母视觉形象产生书写动作；损伤时可表现为失读和失写（alexia with agraphia）。②当角回完整，而双侧枕叶视皮质与优势半球角回的联系通路中断时，可表现为不伴失写的失读(alexia without agraphia)。当角回损伤，患者的文字理解及输出能力同样受损。通过以上事实证明，后部听语言及书面语言皮层存储中枢不仅与听语言及文字理解有关，同样在口语及文字语言输出过程中亦起到至关重要作用，一旦此存储印迹丢失或毁损都将引起相应语言输出障碍。1997年Binder等利用fMRI研究了正常人语言活动时的相关脑区（Binder JR et al）。别试者的任务是分别对听觉呈现的词做词义判断和对非语言的高低音调（控制条件做判断。结果发现与经典语言加工模型一致的是脑激活区显著的偏于左侧半球，涉及额颞顶叶。但有两点明显不同：①左侧半球的额、颞、顶区在经典的Wernick 区之外，还包括中、下颞回、棱状回和角回；②在经典的Broca区之外，有广泛的左前额语言区。综上所述，语言的输出和语言的理解共用同一套系统，而不是后部脑皮层仅负责语言理解而前部脑皮层仅负责语言输出。在论证语言理解过程中我们已将脑部各皮层功能做了详细的论证，颞叶负责实质词的存储；顶叶皮层不仅对各种感知提供逻辑思维判断及分析，而且对前部运动皮质提供运动程序的逻辑思维支持；额叶皮层在认知过程中提供抽象思维支持并参与情感反应、动机产生及计划性运动起始；语言输出同样需要额叶产生语言动机，颞叶提供实质词输出，顶叶提示逻辑思维支持，Broca区提供运动程序支持，共同协作完成语言输出。

高级思维为复杂的皮层功能，需要各皮层功能区（记忆、计算、空间感知、逻辑思维判断、情感反应等）的参与，在人类高级思维活动运行过程中，人的思维是一个动态的过程，不可能仅固定于单个的独立功能区域。实际上，早在1864年John Hughlings Jackson就认为应该用动态的心理学观点，而不是静止的解剖学观点来研究失语。Henry Head（1926）、Kurt Goldstain（1927）等认为初级的感觉和运动机能在脑内是有定位的，而高级活动很复杂，不能将其定位于某一区域。在Luria著名的《神经语言学》（1973，赵吉胜等译，1987）中提出“在解决言语运动的大脑机制问题及言语障碍的各个过程时”，认为“复杂心理过程不可能只局限在大脑皮层的有限部位，而分布于整个皮质（以及皮质下结构）但是皮质和皮质下结构的每个部位，在组成各个复杂的机能系统中，各有特殊的作用。”Luria既反对狭隘的“定位论”，认为不应将复杂心理过程解释为有限细胞簇的机能，也不接受极端的反定位论，将大脑视为无法区分部位的整体。

语言是脑的高级功能，本文以临床各型失语特点结合脑皮层功能研究，对语言加工过程提供了一个大体框架，我们将这个框架应用于临床，大体能够解释目前的语言现象，随着我们认识的深入，我们希望能将它进一步完善与更正。

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Clinical Investigation of Cortical Function and Language Processing

YANG Qin

(Department of Neurology, Dongying People′s Hospital, Dongying 257091, China)

To explore the language processing and human thinking activity process by combining clinical aphasia language injury characteristics and previous cortical function research results.

Aphasia; Cortical function; Language processing

R651.1

A

1671-8194（2013）12-0397-03