功能磁共振成像在颞叶癫痫患者语言功能研究中的运用

耿俊红 侯群 蒋艳

自1990 年以来，功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）作为一种具有良好空间分辨率的非侵入性工具，被广泛应用于认知神经科学、临床精神病学、心理学和手术前规划等领域。颞叶癫痫（temporal lobe epilepsy，TLE）是最常见的癫痫类型。TLE 患者常具有多方面的认知功能损害，其中语言功能相对于视觉、听觉等基本认知过程显得更为复杂，是人类特有的一种较高级的认知过程。近年来，fMRI 已应用于颞叶癫痫患者语言功能的研究。本文就fMRI 在颞叶癫痫患者语言功能中的研究进展综述如下。

1 fMRI的工作原理

fMRI 利用施加的磁场来测量与神经活动相关的血液动力学响应［1］。神经元的激活增加了大脑血液流向局部大脑区域的程度，并且向活动区域供应了富氧的血液，从而导致氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的比例增加。氧化和脱氧的血红蛋白的磁性不同，导致激活区域的磁共振信号发生变化。这种血氧水平依赖性（BOLD）用作MR 成像的内源性造影剂。

2 TLE患者的语言障碍及语言功能评估的重要性

TLE 是指发作起源于颞叶，或放电经直接通路或者间接通路首先传播至颞叶结构的癫痫，是最常见及研究最多的癫痫类型之一。由于颞叶参与语言和语义处理［2-3］，TIE 的患者经常会出现语言障碍，包括听觉命名、视觉命名和语言流利度［4-7］等方面均受到影响。此外，在某些语言任务方面（如拼字决策、押韵决策、类别决策等），TLE 患者的反应时间较长［8］。语言功能在认知领域中具有重要地位。因此，对TLE 患者语言功能的研究受到人们的广泛关注。

3 fMRI对TLE患者语言功能的研究

3.1 fMRI 对TLE 不同语言表达模式的研究 早期的fMRI研究发现颞叶致痫区可能存在三种非经典的语言表达模式：（1）优势半球从左向右迁移［9-10］；（2）双侧语言区或左右半球语言功能互相交叉，如某些语言区域转移至右半球，而其他语言区域则保留在左半球［9，11］；（3）同一半球内语言区重组，即受影响的语言区转移至相邻的健康组织［12］。近年来，Berl 等［13］又进一步拓展了对TLE 患者语言区的重组方式的认识，选取额下回（inferior frontal gyrus，IFG；Broca 区）和右Wernicke 区（WA）作为感兴趣区域，最终确定了9 种独特的fMRI 语言模式。其中特别提到两种交叉优势模式：左侧额下回（IFG）和右Wernicke 区（WA）激活模式，右侧额下回（IFG）和左WA 激活模式。发现这两种激活模式在癫痫发作年龄较早的患者中较常出现。这项研究显示在癫痫发作年龄较早、左利手或双利手、放电来源于左侧颞叶的癫痫患者中，非典型语言区优势、尤其是大脑半球间优势侧移位的比例更高［10，14-15］。Berl 等［16］的研究推翻了既往fMRI和癫痫领域将语言视为整体存在于右半球或保持偏侧的观点，认为语言区是一个由不同组件和离散功能区组成的多元结构，这些组件和功能区可以一起或单独重组。这些不同的语言区优势模式，对理解语言网络重组和癫痫手术具有重要意义。

3.2 fMRI 对预测前颞叶切除术（anterior temporal lobectomy，ATL）后语言功能下降的研究 ATL 已被用于药物难治性TLE患者的治疗，可控制多达70%的顽固性TLE 患者的癫痫发作［17］。该手术通常切除海马体前部、海马旁回和杏仁核前部，以及邻近颞叶白质和侧皮质［18］。由于所切除的多个颞叶结构在语言中起着重要作用，因此，在接受ATL 的成人癫痫患者中有25%～60%会发展为严重的语言功能障碍，并有证据表明术前功能磁共振成像可预测ATL 术后患者的命名功能下降［19］。最近一项研究表明，在TLE 患者中，命名功能与术前左海马体和左额叶语言流利度激活程度相关［20］。

3.3 fMRI 对TLE 患者语言功能网络重组的研究 近年来，大量的研究认为癫痫异常放电损伤的大脑区域远超过了局部癫痫灶的范围，累及相应的功能及结构脑区，即癫痫是一种脑网络疾病［21-22］。由于TLE 患者语言网络发生重组的几率及程度在不同的患者之间存在显著差异，对TLE 患者语言网络的定位显得尤为重要。fMRI 作为一种研究TLE 患者语言网络定侧的常用方法，起了巨大的作用。最近的研究表明，TLE 患者语言重组可能取决于大脑周围神经网络的结构或微结构改变的程度。Powell 等［23］发现LTLE 患者额颞叶纤维束各向异性分数（fractional anisotropy，FA）的向右不对称与fMRI 语言激活的向右不对称有关，提示LTLE 语言重组可能是由左半球白质的变化引起的。相反，Rodrigo 等［24］只在右颞叶癫痫患者中观察到弓状束（arcuate fasciculus，ARC）FA不对称性的降低与fMRI 激活的降低有关，表明白质微结构与血氧水平依赖反应无明显相关。这种不一致性显示了TLE患者语言重组的复杂性。此外，Labudda 等［25］认为新皮质结构的重组可能伴随或促进血氧水平依赖的转变。Chang 等［26］发现在健康对照组中，语言表现与左侧颞顶和颞枕激活程度呈正相关，在LTLE 患者中，语言表现与右下额叶、颞顶叶和颞枕叶激活程度呈正相关，LTLE 患者中的这些右侧激活与右侧ARC FA 有关。结果显示，LTLE 中的半球语言重组与周边区域白质的变化有关，这些同步发生的结构和功能转变从左到右的迁移可能与LTLE 患者中的语言障碍减轻有关。

3.4 任务态和静止态 fMRI 对颞叶癫痫语言功能的研究 Chai 等［27］运用语言功能解剖学描述的语音处理双流模型［28］（左额叶区域：背侧流；双侧颞叶区域：腹侧流），观察到在执行任务的过程中与语言相关的区域之间存在短暂而波动的交互作用。通过将“灵活性”定义为随时间变化其区域间交流的频率［29］，发现在语言系统中具有“核心”（即较不灵活）和“外围”（即较灵活）的动态组织。He 等［30］利用脑功能的核心和外围模型，将与语言功能相关的区域分为四个子系统：双侧额叶及双侧颞叶子系统［13，31］，研究了50例难治性单侧TLE 患者，分别收集任务态和静止态fMRI 图像，在进行语言任务时捕获了语言系统的核心外围组织。其中左额叶区域被识别为“核心”，其他区域，尤其是左颞叶和右额叶被识别为“外围”，与之前研究结果一致［27］，语言系统在静止状态下更灵活。在任务状态下左TLE 和右TLE患者在这些外围子系统中灵活性均降低，左额叶“核心”子系统内的区域更偏好于子系统内部交流，左颞叶及右额叶“外围”子系统内的区域更偏好于子系统间交流，得出结论，左额叶区域在整个语言任务中保持稳定，主要与同一子系统中的其他区域进行交流。这项研究介绍了语言网络动力学的新观点和特征，增加了我们对癫痫语言功能障碍的理解，为此类神经疾病引起的语言缺陷提供了新颖的解释。

与基于任务的fMRI 相比，静止状态fMRI（Resting-state fMRI，rs-fMRI）是假定语言网络之间存在合作性或连通性，测量内在活动或静止时（未执行任何任务时）大脑的神经和代谢活动。然后通过测量皮质区域之间的BOLD 相关性来测量功能连接（functional connectivity，FC），目前有许多研究在确定rs-fMRI 的临床实用性，并探索其如何在TLE 中更好地描述语言网络。但其应用价值仍存在争议。Waites 等［32］使用基于任务的单词流畅度和rs-fMRI 检查了17 例LTLE患者和30 例健康对照者的语言网络。在基于任务的fMRI中，患者和对照表现出相似激活模式。然而，在rs-fMRI 中，LTLE 患者与对照组相比语言区域的FC 减少。研究表明，rs-FC 可以有效地揭示连通性的改变模式。Doucet 等［33］得出了相似的结论，即rs-FC 数据可能比基于任务的fMRI 更为灵敏，可以检测语言网络的连通性。rs-FC 已经成为探测癫痫患者网络连接性的最有前途的工具之一，与基于任务的fMRI 相比，该技术在量化TLE 语言网络破坏方面可能具有一定的优势。但rs-fMRI 可能对研究群体的语言网络中与癫痫相关的破坏敏感，对确定研究个体的语言优势方面的敏感性和特异性尚未得到证实。

4 结语与展望

fMRI 对TLE 患者语言功能的研究使我们对语言功能的理解推广至复杂语言网络。目前，癫痫网络检查较少应用于临床，但是随着先进的神经影像技术的发展，以及不同影像方式的相互结合，我们探索癫痫的发病机制，精确定位病灶，制定个性化的诊疗方案，以及减少癫痫患者的语言功能障碍，提高癫痫患者的生活质量等方面都将获得巨大进步。