劉樹永 李 敏 李玉報 張有軍 耿道穎

(1.泰山醫(yī)學院附屬泰山醫(yī)院放射科，山東 泰安 217000；2.復旦大學附屬華山醫(yī)院放射科，上海 200040)

血氧水平依賴性功能磁共振成像技術(blood oxygen level dependent functional magnetic resonance image，BOLD-fMRI)已經(jīng)為在活體上進行腦功能形態(tài)學的研究開辟出了嶄新的道路，并為進一步揭示人類特有的語言思維活動機制提供了一種無創(chuàng)的理想技術,本研究通過對比兩種不同刺激模式語言任務在fMRI中激活的腦功能區(qū)，探討在語言加工過程中這些功能區(qū)激活的意義，從而為國內外語言學的基礎及臨床失語研究提供理論參考。

1 材料與方法

1.1研究對象

選擇2007年1月至2008年3月社會健康志愿者20名，男女各10例，年齡30～46歲，平均年齡38.5歲,入組檢查者母語均為漢語，右利手，學歷均為高中以上。所有檢查者均簽署知情同意書。實驗儀器采用復旦大學附屬華山醫(yī)院3.0T GE Signa VH/iMRI MRI掃描儀進行檢查,利用8通道頭部線圈發(fā)射及采集信號。

1.2實驗步驟

實驗任務共2種，分別為圖片命名任務，語義聯(lián)想任務。語義聯(lián)想任務所用詞匯來自《漢語頻率詞典》中高頻率字或詞，即頻率大于30次/百萬；圖片命名任務, 采用Snodgrass and Vanderwart 標準圖譜；所有任務均采用組塊設計，總時間3分12秒,每個Block為30秒，每個任務均有6個Block，組塊間以“+”呈現(xiàn)30秒，作為靜息狀態(tài)以對照。其中圖片命名任務中每張圖片呈現(xiàn)3秒，語義聯(lián)想任務每張圖片呈現(xiàn)6秒。圖片命名任務：圖片呈現(xiàn)時，用唇讀方式將圖片名稱講出；語義聯(lián)想任務：呈現(xiàn)一個詞，如“水果”，讓受試者在任務呈現(xiàn)時間內盡量多產(chǎn)生其相關詞，如“香蕉”、“桔子”、“蘋果”等詞語。任務通過電腦投射到受試者頭側的投影儀，實驗者通過其眼睛上方磁共振線圈上配置的反光鏡即可看到任務并配合完成任務。檢查過程中受試者頭部兩側加以海綿墊，以防止頭動。

1.3掃描技術

結構像掃描采用SE序列采集橫軸位T1WI結構像,TR/TE=500 ms/minfull,層厚5mm,間隔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；快速擾相位梯度回波翻轉恢復(FSPGRIR)脈沖序列(T1加權)掃描,層厚1 mm,間隔0, TR=6.4 ms ,TE=1.6 ms , TI=40 ms，帶寬=31.25KHz，分辨率256×256,FOV=240×240 mm,Nex=1

1.4數(shù)據(jù)處理 使用AFNI(Analysis of Functional NeuroImage)軟件處理圖像數(shù)據(jù)。功能掃描圖像,進行去基線漂移,頭動調整對齊,歸一化(將信號強度調整成信號變化百分比)等預處理；通過反卷積方法找到每個被試每個任務的激活區(qū)域(P<0.01的相鄰四個或四個以上體素作為是一個激活簇,在激活圖譜中保留,激活簇中的體素賦值為1,其他體素為0)；將每個被試的每個任務的激活圖譜轉換到Talairach標準坐標下；同一個任務的激活圖譜代數(shù)疊加,作為該任務在該組被試的功能區(qū)分布圖譜；將同組被試的所有任務激活圖譜取邏輯“或”運算,之后在該圖上畫出若干感興趣區(qū)域(ROI)；將這些ROI對應的圖譜返回到每個被試的原始坐標系下,將被試落在同一個ROI中的所有體素的功能掃描的時間曲線平均,作為該組該被試在完成該任務時在該腦區(qū)的BOLD信號時間曲線,用于組內定量比較。

1.5統(tǒng)計分析 采用SPSS12.0分析軟件。男女同一感興奮區(qū)(ROI)比較采用兩樣本t檢驗，若數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，采用非參數(shù)統(tǒng)計中兩樣本t檢驗：Mann-Whitney Test。

2 結 果

2.1圖片命名任務下激活腦區(qū)

女性組：雙側梭狀回，雙側島葉、額下回、額中回(以左側為著)、額葉背外側區(qū)、頂上小葉(均以左側為著)，左側角回，雙側顳上回，輔助運動區(qū)，雙側小腦半球及枕葉。男性組激活腦區(qū)基本同女性組，僅左側額中回(Broca9區(qū)前部)腦區(qū)激活體素較女性組減少，統(tǒng)計學處理無差異；其它腦區(qū)兩組間比較無明顯差異。因為雙側前運動區(qū)與口唇運動有關，故未列入統(tǒng)計學處理中。各腦區(qū)平均激活體素及強度見表1，圖1。

圖片命名任務下平均激活腦區(qū)如下：雙側島葉、額下回；額中回，雙側額葉背外側區(qū)、頂上小葉、顳上回，左側角回，輔助運動區(qū)，及雙側小腦半球及雙側枕葉及雙側梭狀回等。

2.2語義聯(lián)想任務下激活腦區(qū)

女性組：雙側島葉、額下回、額中回、額葉背外側區(qū)(均以左側為著)，左側角回，雙側顳上回，輔助運動區(qū)，雙側小腦半球、枕葉及梭狀回,其中右側尾狀核及左側頂上小葉少量激活。男性組激活腦區(qū)基本同女性組，其中右側尾狀核頭部，左側背側丘腦，扣帶回前部及左側頂上小葉激活較女性組明顯，統(tǒng)計學處理無明顯差異。各腦區(qū)平均激活體素及強度見表2，圖2。

表1 圖片命名任務下平均激活強度及體素表

注：P=0.01,T值=5.94

表2 語義聯(lián)想任務下平均激活強度及體素表

注：P=0.01,T值=5.94

2.3兩種任務間激活腦區(qū)的差異

圖片命名任務-語義聯(lián)想任務相對優(yōu)勢腦區(qū)：雙側梭狀回、枕葉、額葉背外側及右側頂上小葉(圖3)。

圖1 圖片命名任務下平均激活腦區(qū)如下：雙側島葉、額下回；額中回，雙側額葉背外側區(qū)、頂上小葉、顳上回，左側角回，輔助運動區(qū)，及雙側小腦半球及雙側枕葉及雙側梭狀回等。

圖2 語義聯(lián)想任務下平均激活腦區(qū)如下：雙側島葉、額下回、額中回、額葉背外側區(qū)，左側角回、左側頂上小葉少量激活，雙側顳上回，輔助運動區(qū)，雙側小腦半球及枕葉、梭狀回及右側尾狀核少量激活。

圖3 語義聯(lián)想任務-圖片命名任務相對優(yōu)勢腦區(qū)(紅色區(qū)域)：左側額中回、輔助運動區(qū)；圖片命名任務-語義聯(lián)想任務相對優(yōu)勢腦區(qū)(藍色區(qū)域)：雙側梭狀回、枕葉、額葉背外側及右側頂上小葉。語義聯(lián)想任務-圖片命名任務相對優(yōu)勢腦區(qū)(紅色區(qū)域)：左側額中回、輔助運動區(qū)；圖片命名任務-語義聯(lián)想任務相對優(yōu)勢腦區(qū)(藍色區(qū)域)：雙側梭狀回、枕葉、額葉背外側及右側頂上小葉。

3 討 論

語言是人類的一種高級認知功能，語言區(qū)在腦內的分布廣泛，變異性較大，中國人語言區(qū)的分布位置，我們只是根據(jù)經(jīng)典的解剖部位確定，必然帶來偏差。Bold-fMRI作為一種新的影像功能技術，因其成像原理的特異性，近年來作為語言功能的一種定位方法，已經(jīng)部分在臨床中應用。

3.1圖片命名任務下激活腦區(qū)分析

雙側額下回后部及雙側島葉激活，均以左側為著，左側額下回的激活與任務的產(chǎn)詞有關，文獻[1，2]中提到在日文語言背景下執(zhí)行相似語言任務,左側額下回均明顯激活，提示左側額下回為語義加工相對特異腦區(qū)；左側島葉的激活解釋為詞語的產(chǎn)生過程中伴隨語音加工的完成[3]；雙側顳上回后部激活，考慮與對圖片的加工理解有關；雙側額中回前部、額葉背外側區(qū)的激活考慮為此兩個腦區(qū)參與注意，執(zhí)行控制及語義網(wǎng)絡搜索和再現(xiàn)作用等過程[4]；頂上小葉與空間信息表達、空間工作記憶有密切關系[5]；雙側梭狀回(即雙側顳枕交界區(qū))的激活考慮與其圖形識別功能有關[6]。同時實驗中發(fā)現(xiàn)左側額下回，島葉等多個腦區(qū)的激活體素明顯高于右側鏡像區(qū)，證明了右利手受試者語言的優(yōu)勢半球多位于左側大腦半球。

3.2語義聯(lián)想任務下激活腦區(qū)分析

激活腦區(qū)基本同圖片命名任務，其中右側島葉的激活可能與發(fā)音復誦加工有關[7]；雙側梭狀回的激活體素明顯低于圖片命名任務下，考慮與圖片中包含更多的圖形信息有關；左側額下回激活的體素明顯高于圖片命名任務下，考慮與任務的難度和任務本身的性質有關；右側顳上回的激活可能與漢字特有的音調及音高的識別有關[8]。本實驗中左側背側丘腦、右側尾狀核頭部出現(xiàn)激活，考慮可能參與和語言有關的啟動效應、邏輯推理、語義處理 、語法記憶[9，10]等復雜的認知和記憶功能,起到對語言過程進行視覺詞性加工、整理和協(xié)調的作用。

3.3兩種任務間激活腦區(qū)差異性分析

圖片命名任務相對優(yōu)勢腦區(qū)：雙側梭狀回、枕葉、額葉背外側及右側頂上小葉，分析與圖片命名任務下上述腦區(qū)參與了更多的圖形識別及空間感知任務有關[5，6]；語義聯(lián)想任務相對優(yōu)勢腦區(qū)：左側額中回，輔助運動區(qū)等，分析與上述腦區(qū)參與了更多的空間工作記憶[11]及與任務難度有關等。

總結上述研究結果，我們得出以下結論：不同的語言刺激任務根據(jù)任務的性質和難度不同激活腦區(qū)及強度略有不同，語言任務的完成均需多個腦區(qū)的協(xié)同作業(yè)。

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