注意训练对非流畅性失语患者双任务范式干扰效应影响的功能磁共振研究

裴倩，宋鲁平，张通

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注意训练对非流畅性失语患者双任务范式干扰效应影响的功能磁共振研究

裴倩1，宋鲁平2，3，张通2，3

目的 考察注意训练对非流畅性失语患者汉字加工任务中双任务范式干扰效应的激活区及偏侧化指数的影响。方法将20例脑卒中后非流畅性失语患者分成实验组及对照组各10例，分别给予注意训练和认知训练，每次30 min，每周5次，共4周。训练前后分别采用组块设计对患者汉字加工任务进行功能磁共振扫描，比较训练前后双任务范式干扰效应的激活区及偏侧化指数。结果 训练前两组患者均为右侧额下回、双侧顶叶、双侧小脑显著激活；训练后，实验组各激活区更加显著，而对照组各激活区未见显著变化；训练前两组患者均呈右半球优势；训练后实验组呈左半球优势，而对照组仍呈右半球优势。结论 在双任务范式干扰效应中，右侧额下回、双侧顶叶、双侧小脑可能在知觉注意阶段对解决双重任务干扰非常重要；注意训练后激活更加显著；注意训练可能使失语症患者语义加工产生了功能重组。

注意训练；双任务范式；干扰效应；皮层激活区；偏侧化指数

［本文著录格式］裴倩，宋鲁平，张通.注意训练对非流畅性失语患者双任务范式干扰效应影响的功能磁共振研究［J］.中国康复理论与实践，2015，21（2）:125-129.

CITED AS:Pei Q，Song LP，Zhang T.Effects of attention training on interference effect of dual-task paradigm in poststroke nonfluent aphasiacs:a functional magnetic resonnce imaging study［J］.Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian，2015，21（2）:125-129.

脑卒中后失语患者同时进行多项语言性任务时，注意缺陷会影响任务成绩，最终应归因于最基本的注意受损。有学者对此提出了注意资源理论［1-2］：一种可能是脑卒中患者注意资源容量病理性降低，另一种可能是注意资源分配失常，也可能是两者兼有。国内外相关文献表明，注意训练对改善患者言语产出及理解有改善作用，并有注意训练软件在言语康复训练中应用的报道。

多年来，双任务范式（dual-task paradigm）已广泛应用于失语症注意资源理论的研究中。双任务范式是考察注意如何在两个并行任务间起指向和调节作用，其基本方法是：让被试执行两个明显不同的任务，研究者评估这两个任务间相互影响的程度，通过使任务相互竞争来揭示注意的特性。研究提示，失语症患者进行单任务时，因为注意需求较小，有足够的资源容量进行语言加工，因此操作成绩与正常人相似；而当进行双任务操作时，即复杂或多个操作施加的任务需求增加时，大部分患者会由于注意资源容量不足或分配障碍而导致操作成绩下降，即双任务范式干扰效应显著［3］。本研究通过功能磁共振（functional magnetic resonnce imaging，fMRI）考察注意训练对非流畅性失语患者在汉字加工任务中双任务范式干扰效应的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2010年2月～2011年12月在中国康复研究中心住院的首次脑卒中患者20例，在参加实验前进行知情告知并签字。将患者分为实验组（n=10）及对照组（n= 10），两组间一般资料无显著性差异。见表1。

表1 两组一般资料比较

入组标准：①头部CT或MRI证实为单一病灶；既往无器质性脑损伤病史；②病程3～12个月；年龄30～65岁；文化程度初中及以上；右利手；③根据西方失语症检查（WAB），失语商＜93.8分，言语流畅性0～4分；④能独立保持坐位30 min以上，并可用健手进行按键操作；视力或矫正视力正常；⑤无金属血管支架或起搏器植入、金属内固定，无不可摘取金属假牙。

排除标准：①本次发病前已有语言障碍者或本次并发严重构音障碍；②并发其他神经系统变性疾病，如痴呆、帕金森病、运动神经元病等所致的言语障碍；③并发其他严重心、肺、肾功能不全，严重肝功能损害、恶性肿瘤等；④有严重认知功能障碍、情感行为异常，不能配合检查及康复训练；⑤研究期内不能按要求随访。

所有患者实验前均签署知情同意书。

1.2 实验材料和方法

1.2.1 实验材料

同《健康人双任务范式汉字加工的功能磁共振研究》［4］实验材料。

1.2.2 训练方法

实验组采用综合注意训练，主要包括注意广度训练、注意集中性训练、注意稳定性训练、注意与形象思维抽象思维训练、注意与大脑抑制功能训练、注意与反应速度训练、注意与记忆力训练、注意与手眼协调训练、注意与观察力训练、注意与动作控制训练等。对照组采用认知训练，主要包括计算力训练、记忆力训练、失认症训练、失用症训练、执行及解决问题的能力训练和注意力训练。每次30 min，每周5次，共4周。

1.3 实验程序

在训练前后分别进行fMRI检查。实验采用组块设计，每个患者扫描3个run，分别进行字义判断任务、朗读任务、同时字义判断和朗读任务。每个run扫描时间为384 s，前24 s为预扫描，以后30 s为一block，分别完成任务与基线任务，每个block为10个刺激。基线任务为注视“#”。由DMDX软件编程的刺激程序通过光纤投射到眼镜上，被试者在MRI扫描仪内可看到眼镜上的刺激内容。患者戴上耳机听从命令。左手持鼠标，如果该汉字是动物，左手中指按左键；如果不是动物，左手示指按右键。在进行fMRI扫描整个过程中，要求被试者注视眼镜中央并保持头部不动，在最短时间内对呈现在眼镜中央的一个汉语汉字名词进行字义判断和朗读，电脑自动记录反应时间及错误率。

1.4 图像采集

同《健康人双任务范式汉字加工的功能磁共振研究》［4］MRI图像采集。

1.5 数据处理

1.5.1 fMRI数据处理

同《健康人双任务范式汉字加工的功能磁共振研究》［4］fMRI数据处理。

1.5.2 统计学分析

采用Wilcoxon符号秩和检验对两组患者训练前后双任务范式干扰效应的脑激活体积进行比较。计算训练前、后双任务范式干扰效应的偏侧化指数（lateralization index，LI）。

LI=（L-R）/（L+R）

其中，L=左侧半球激活体素数，R=右侧半球激活体素数；LI＞0.1为偏左侧优势。

2 结果

2.1 脑激活区

左侧基底节损伤患者的双任务范式干扰效应激活区，训练前均以右侧为主（P＜0.05）。训练后对照组激活区仍均以右侧为主（P＜0.05）；实验组激活区以左侧为主（P＜0.05），左侧半球激活区较训练前有显著性扩大（P＜0.05），右侧半球激活区较训练前有显著性缩小（P＜0.05）。见表1、表2。

两组右侧额下回、双侧顶叶、双侧小脑显著激活，且实验组激活更加显著。见图1。

表1 实验组训练前后脑激活体积比较（mm3）

表2 对照组训练前后脑激活体积比较（mm3）

图1 两组训练前后大脑皮层激活图

2.2 偏侧化指数

两组患者训练前均为右半球优势（LI＜-0.1）；训练后对照组仍均为右半球优势（LI＜-0.1），但实验组转为左半球优势（LI＞0.1）。见表3。

表3 训练前后两组患者偏侧化指数的比较

3 讨论

汉字加工的相关研究中，较多学者认为，注意的集中、分配等水平对语言产出有重要作用。Dong等应用fMRI发现，脑区的部分激活是因为任务对注意分配的需求而产生［5］。本研究双任务范式干扰效应结果显示，右侧额下回、双侧顶叶、双侧小脑的激活为特异性激活区，且在注意训练后激活更加显著。

本研究主要考察注意分配能力。Christoph等的MRI结果显示，在目标刺激过程中主要激活右前额皮质［5］。Marie等使用Stroop任务研究证明，与注意任务有关的信息加工取决于多个皮层功能的合作，主要为前额叶的功能，另外后部系统也产生一定功能，前额叶通过调节后部皮层系统加强前部系统的控制功能，从而加工相关任务［5］。右额下回在短刺激下激活更显著［6-8］。较多研究结果提示，前额叶参与大脑执行控制功能［9］，尤其需要较高注意水平时，前额叶可能参与有效配置注意资源。本研究结果显示，右额叶激活明显，且在注意训练后更显著，进一步说明右额区在注意功能解决双重任务干扰任务时非常重要。

对恒河猴的研究证明，顶叶皮层存在“注意神经元”，对注意转移非常敏感［10-11］。本研究中，顶叶出现了激活，且在注意训练后激活更显著，表明双任务范式中对注意的需求增多，且因在注意训练后注意资源容量增加、注意分配能力提高，更容易产生激活。

小脑也参与注意功能的执行，小脑病变可损害注意网络的定向和执行控制功能［12-13］。本实验结果进一步证实了这一结论。

多数有关失语恢复的fMRI研究认为，当左侧皮质特殊功能区的病损比较完全时，胼胝体抑制相应降低，因此右侧同源性区域的激活增加是非适应性重组，并非真正的神经功能重组：右半球激活区与语言功能恢复无关，左半球病灶周围残存的语言区对患者语言能力的恢复真正起重要作用［14-16］。在恢复早期，完成语音和语义任务时，右侧同源性区域胼胝体抑制的解除，使右侧半球的语言副本活化；而在恢复后期，左半球病灶周围区域形成新的语言网络，提示左侧的激活与功能的长期恢复有关［17-19］。左侧病灶周围语言相关脑区的激活在语言功能恢复中起作用，目前认为可能是左侧病灶周围相对保留功能的神经元树突以出芽方式与周围神经元形成新的突触，从而建立新的解剖和功能联系，代偿执行受损脑区的部分功能［20-22］。本研究显示，左侧基底节卒中后失语患者在语义加工任务中训练前为右半球优势，注意训练后为左半球优势，且左半球激活区有显著性扩大，而认知训练后未见显著改变。与上述结论一致。可认为注意训练较认知训练对双任务范式干扰效应的影响更加显著。

Cao等的研究显示，脑卒中恢复期右侧额下回激活程度较高的患者，命名能力的恢复较差；而双侧额下回激活甚至向左侧偏侧化的患者比右侧偏侧化激活者恢复程度好，提示右侧半球激活区域的减少和左半球语言网络的良好重建提示更好的语言恢复［23］。也有研究显示，在失语不同阶段，两个半球间相互作用，总的激活容量基本不变［24-25］。本研究实验组左半球激活区显著减小，右半球激活区显著扩大，与该研究结果相一致，提示注意训练对双任务范式干扰效应产生了更有利的影响。

本实验的行为学结果显示，双任务范式中，注意训练前后，患者汉字加工的反应时之差和错误率之差有显著改善。本研究显示，左侧基底节卒中后失语患者在汉字加工任务中训练前为右半球优势，注意训练后为左半球优势，且左半球激活区有显著性扩大，而对照组未见显著改变；结合前人研究结果，左半球病灶周围残存的语言区对患者语言能力的恢复起重要作用，而右半球激活区与语言功能恢复无关；注意训练对双任务范式干扰效应产生了显著的影响。

应用fMRI技术不仅可揭示注意障碍的特征，探讨注意调控功能的相关脑机制，还可为注意障碍的训练提供直接依据。目前fMRI在注意方面的研究相对较少，在今后的认知语言学方面的研究中，扩展和完善注意障碍的fMRI研究，可帮助我们理解注意、语言等障碍的神经机制，以指导注意训练。

［1］Murray LL.Attention and aphasia:theory，research and clinical implications［J］.Aphasiology，1999，13（2）:91-111.

［2］陈栩茜，张积家.注意资源理论及其进展［J］.心理学探新，2003，23（88）:24-28.

［3］柳妍，宋鲁平，张通.注意资源理论在卒中后失语患者康复中的应用［J］.中国卒中杂志，2009，4（1）:74-78.

［4］裴倩，宋鲁平，张通.健康人双任务范式汉字加工的功能磁共振成像研究［J］.中国康复理论与实践，2014，20（11）: 1004-1007.

［5］Dong Y，Nakamura K，Okada T，et al.Neural mechanisms underlying the processing of Chinese words:an fMRI study［J］. Neurosci Res，2005，52（2）:139-145.

［6］Jiang YH.Resolving dualtask interference:an fMRI study［J］. Neuroimage，2004，22（2）:748-754.

［7］Warren SG，Yacoub E，Ghose GM.Featural and temporal attention selectively enhance task-appropriate representations in human primary visual cortex［J］.Nat Commun，2014，5:5643.

［8］徐君海.静息状态下脑网络及其与注意的关系［D］.济南:山东大学，2014.

［9］Kemmotsu N，Villalobos ME，Gaffrey MS，et al.Activity and functional connectivity of inferior frontal cortex associated with response conflict［J］.Brain Res Cogn Brain Res，2005，24 （2）:335-342.

［10］Takano K，Iijima Y，Sakamoto S，et al.Exploring the cognitive load of negative thinking:A novel dual-task experiment［J］.J Behav Ther Exp Psychiatry，2014，45（4）:435-440.

［11］Bryce D，Bratzke D.Introspective reports of reaction times in dual-tasks reflect experienced difficulty rather than timing of cognitive processes［J］.Conscious Cogn，2014，27:254-267.

［12］Bergström F，Eriksson J.Maintenance of non-consciously presented information engages the prefrontal cortex［J］.Front Hum Neurosci，2014，8:938.

［13］Bratzke D，Bryce D，Seifried-Dübon T.Distorted subjective reports of stimulus onsets under dual-task conditions:Delayed conscious perception or estimation bias？［J］.Conscious Cogn，2014，30:36-47.

［14］Miura K，Nakamura Y，Miura F，et al.Functional magnetic resonance imaging to word generation task in a patient with Broca's aphasia［J］.J Neurol，1999，246（10）:939-942.

［15］Rosen HJ，Pcterson SE，Linenweber MR，et al.Neural correlates of recovery from aphasia after damage to left inferior frontal cortex［J］.Neurology，2000，55（12）:1883-1894.

［16］Heiss WD，Kessler J，Thiel A，et al.Differential capacity of left and right hemispheric areas for compensation of poststroke aphasia［J］.Ann Neurol，1999，45（4）:430-438.

［17］Yakushiji Y，Noguchi T，Charidimou A，et al.Basal ganglia cerebral microbleeds and global cognitive function:The Kashima Scan Study［J］.J Stroke Cerebrovasc Dis，2014.［Epub ahead of print］.

［18］Zhang Z，Zheng H，Liang K，et al.Functional degeneration in dorsal and ventral attention systems in amnestic mild cognitive impairment andAlzheimer's disease:An fMRI study［J］.Neurosci Lett，2015，585:160-165.

［19］Fernandez B，Cardebat D，Demonet JF，et al.Functional MRI follow-up study of language processes in healthy subjects and during recovery in a case of aphasia［J］.Stroke，2004，35（9）: 2171-2176.

［20］Stroemer RP，Kent TA，Hulsebosch CE.Neocortical neural sprouting，synaptogenesis，and behavioral recovery after neocortical infarction in rats［J］.Stroke，1995，26（11）:2135-2144.

［21］Karakas S，Doğutepe Dincer E，Ceylan AO，et al.Functional MRI compliance in children with attention deficit hyperactivity disorder［J］.Diagn Interv Radiol，2014.［Epub ahead of print］

［22］Liu ML，Chang XR，Yuan YQ，et al.Development of researches on acupuncture stimulation-induced regulatory effect under pathological state based on resting-state functional magnetic resonance technology［J］.Zhen Ci Yan Jiu，2014，39（5）: 418-421.

［23］Cao Y，Vikingstad EM，George KP，et al.Cortical language activation in stroke patients recovering from aphasia with functional MRI［J］.Stroke，1999，30（11）:2331-2340.

［24］Castelhano J，Duarte IC，Wibral M，et al.The dual facet of gamma oscillations:separate visual and decision making circuits as revealed by simultaneous EEG/fMRI［J］.Hum Brain Mapp，2014，35（10）:5219-5235.

［25］Gerretsen P，Menon M，Mamo DC，et al.Impaired insight into illness and cognitive insight in schizophrenia spectrum disorders:Resting state functional connectivity［J］.Schizophr Res，2014，160（1-3）:43-50.

Effects of Attention Training on Interference Effect of Dual-task Paradigm in Poststroke Nonfluent Aphasiacs:A Functional Magnetic Resonnce Imaging Study

PEI Qian，SONG Lu-ping，ZHANG Tong.Beijing Jishuitan Hospital，Beijing 100035，China

Objective To investigate the effect of attention training on cortical activation area and lateralization index in interference effect of dual-task paradigm as the poststroke nonfluent aphasiacs processing the Chinese character tasks.Methods 20 cases with nonfluent aphasia after stroke were divided into the training group and the control group，who accepted attention training and cognitive training respectively，30 min a time，5 times a week，for 4 weeks.They were investigated the cortical activation area and lateralization index caused by interference effect of dual-task paradigm under block design.Results The right inferior frontal gyrus，bilateral parietal and cerebellar cortex were activated before training in both groups，and more activated after attention training，but no change after cognitive training.Lateralization index suggested that the right brain was more activated before training，while the left side was activated after attention training，but no change after cognitive training.Conclusion The right inferior frontal gyrus，bilateral parietal and cerebellar cortex are very important in solving the dual task interference in the attention stage，and they are activated after attention training.It indicates that attention training makes a significant functional reorganization on Chinese character processing in poststroke nonfluent aphasiacs.

attention training；dual-task paradigm；interference effect；cortical activation area；lateralization index

R395.2

A

1006-9771（2015）02-0125-05

2014-11-27

2015-01-09）

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.02.001

1.国家自然科学基金项目（No.C030307）；2.中国康复研究中心课题（No.2011-3）。

1.北京积水潭医院康复医学科，北京市100035；2.中国康复研究中心北京博爱医院神经康复科，北京市100068；3.首都医科大学康复医学院，北京市100068。作者简介：裴倩（1986-），女，汉族，江苏徐州市人，硕士，医师，主要研究方向：神经康复、骨科康复。通讯作者：张通、宋鲁平。E-mail:zt61611@sohu.com（张通）；songluping882002@aliyun.cn（宋鲁平）。