蔣玉爾，林楓，b，江鐘立，b

失語癥(aphasia)是腦卒中或腦外傷后的一類常見后遺癥，表現(xiàn)為口語和書面語的產(chǎn)出或理解困難[1-5]。幾乎所有失語癥患者均遺留有不同程度的命名障礙[6]。圖片命名在臨床言語治療中，是一種常用的評估和治療方法[7-9]。用來訓(xùn)練的素材多為日常生活中常見的對象，如生物(水果、動物等)和非生物(工具、家具等)類別的圖片。但需要注意的是，圖片命名是一個復(fù)雜的神經(jīng)過程，需要多個特定腦區(qū)的相互作用，將說話者想要表達(dá)的概念轉(zhuǎn)換成語言形式，并將詞匯組織轉(zhuǎn)換成快速、協(xié)調(diào)、清晰的運(yùn)動序列，全過程發(fā)生在毫秒級別[10]。在言語產(chǎn)出涉及的眾多功能特異性腦區(qū)中，核心區(qū)域位于左側(cè)額下皮質(zhì)和左側(cè)顳后皮質(zhì)[11]。正如不同損傷部位和程度的腦卒中或腦外傷會導(dǎo)致不同類型的失語癥，不同類別的圖片會使大腦產(chǎn)生不同時間和空間關(guān)系的信息處理，在各腦區(qū)、各時間窗下表現(xiàn)出類別間的差異。目前已有研究證明動詞和名詞激活的腦區(qū)不同，提示了訓(xùn)練素材的詞性會對言語治療的效果產(chǎn)生影響[12]。但母語為漢語的失語癥患者，圖片命名作為其言語治療的方法，選取何種類別的名詞圖片作為訓(xùn)練素材可以最有效地刺激言語相關(guān)腦區(qū)，仍有待探索。

本研究采用高時空分辨率的腦磁圖(magnetoencephalography，MEG)，檢測不同類別圖片命名在時間和空間維度下的大腦活動，精確截取毫秒級的時間進(jìn)程，選取全腦各腦區(qū)的激活強(qiáng)度為指標(biāo)，比較生物類圖片命名和非生物類圖片命名任務(wù)間腦區(qū)激活的差異，從而探討兩類圖片命名任務(wù)對正常大腦活動時空模式的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究選取10例健康志愿者(男女各5例)，平均年齡(24.1±1.5)歲，平均受教育(17.1±1.6)年。入組標(biāo)準(zhǔn)為：母語漢語；改良愛丁堡利手問卷：右利手；受教育時間>9年；西方失語癥成套測驗(yàn)漢化版：無失語(失語商>93.8)。排除標(biāo)準(zhǔn)為：認(rèn)知障礙；構(gòu)音障礙；視覺和視空間障礙(前者包括視力模糊、色盲、色弱等視覺障礙，后者包括偏側(cè)忽略、視野缺損、巴林特綜合征、視覺性運(yùn)動失調(diào)等視空間障礙)；聽覺障礙；神經(jīng)疾病或精神功能障礙，近期服用過對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有影響的藥物；不能完成本研究相關(guān)任務(wù)；存在MRI檢查禁忌證、不能耐受30min的腦磁圖及10min磁共振檢查。本實(shí)驗(yàn)得到南京醫(yī)科大學(xué)倫理委員會的批準(zhǔn)(2016-SR-008)，所有受試者均在入組前簽署知情同意書。

1.2 方法 ①實(shí)驗(yàn)檢測：MEG檢測使用CTF-275導(dǎo)全頭型腦磁圖系統(tǒng)(加拿大VSM醫(yī)療技術(shù)公司)，受試者平臥位，在磁屏蔽室內(nèi)進(jìn)行采集。標(biāo)記鼻根和雙耳屏前1cm作為定位點(diǎn)，使用定位線圈固定。眼動和心電事件的檢測由腦電圖(electroencephalogram，EEG)導(dǎo)聯(lián)記錄，前者貼于雙眼眶上、外眥以及眶下，后者貼于雙側(cè)手背及手腕。圖片命名任務(wù)態(tài)的采樣頻率為1200Hz。每次任務(wù)態(tài)采集完成受試者離開房間后，均繼續(xù)采集2min空房噪音，采樣頻率為6000Hz。圖片呈現(xiàn)使用BrainX刺激軟件(美國Cincinnati兒童醫(yī)院腦磁圖中心)[13]，投影于顯示屏上，屏幕與視線夾角約10°，屏幕距離受試者眼睛約40cm。檢查過程中頭動大于0.5cm的數(shù)據(jù)被舍棄。MRI檢測使用1.5T磁共振成像系統(tǒng)(美國GE公司)，采集T1加權(quán)像。每次掃描均在MEG采集完成后，按照已標(biāo)記的定位點(diǎn)固定標(biāo)志物，以便后期融合。②實(shí)驗(yàn)刺激：從義征數(shù)據(jù)集中選取25張黑白簡筆畫圖片作為腦磁圖檢測過程的刺激材料[14]，其中5張圖片作為適應(yīng)圖，20張來自生物類和非生物類的名詞圖片作為刺激圖。實(shí)驗(yàn)共包含120個測次，為了避免同類圖片連續(xù)命名產(chǎn)生語義干擾效應(yīng)，故將兩類圖片的呈現(xiàn)順序進(jìn)行隨機(jī)。任務(wù)開始首先呈現(xiàn)黑十字圖“+”作為提示信號，隨后呈現(xiàn)適應(yīng)圖片和刺激圖片，每張呈現(xiàn)時間均為600ms。圖片間隔時間為3100～3400ms的隨機(jī)間隔時間[15]，以消除受試者對圖片呈現(xiàn)的預(yù)期反應(yīng)。指導(dǎo)語為：請平躺，睜眼，盡量保持不動，十字出現(xiàn)后任務(wù)開始，請說出圖片上是什么。

1.3 數(shù)據(jù)處理 MRI數(shù)據(jù)由BrainSuite軟件讀取，應(yīng)用BCI-DNI腦區(qū)分隔方案，將大腦重建標(biāo)注為130個腦區(qū)(左右各65個)。MEG數(shù)據(jù)由Brainstorm軟件讀取，以定位點(diǎn)建立MNI(Montreal Neurological Institute)三維坐標(biāo)系統(tǒng)，并與標(biāo)注后的個體化大腦進(jìn)行融合。預(yù)處理步驟包括直流電漂移校正(DC-offset correction)、線性趨勢消除(linear trend removal)、1～45Hz帶通濾波(band-pass filter)和50Hz間陷口濾波(notch filter)，事件檢測包括眨眼、掃視、心電和肌電，采用信號空間投射(signal-space projection，SSP)和獨(dú)立成分分析(independent component analysis，ICA)去除偽跡。手動標(biāo)記并獨(dú)立核驗(yàn)壞段。受試者兩類圖片的刺激波形分別疊加平均，結(jié)合頭模和空房噪音后采用最小范數(shù)成像法(minimal norm imaging，MNI)溯源。源水平進(jìn)行基線(-200～0.8ms)校準(zhǔn)后取絕對值，投射至標(biāo)準(zhǔn)腦模版并加以3mm平滑。全腦激活強(qiáng)度的分析提取0～535ms的時間序列，并分為6個時間窗[16]：t1(0～119ms)初級視覺處理，t2(120～150ms)次級視覺處理和目標(biāo)識別，t3(151～190ms)語義記憶檢索和類別判斷，t4(191～320ms)語義處理并整合對語音形式的訪問，t5(321～480ms)語音編碼和發(fā)音準(zhǔn)備，t6(481～535ms)語音發(fā)音及反省。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 25.0及brainstorm軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。通過置換檢驗(yàn)比較圖片類別對命名時全腦各腦區(qū)激活強(qiáng)度的影響[17]，置換次數(shù)為100000次，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩圖片命名任務(wù)中全腦激活過程 生物類和非生物類圖片命名任務(wù)中，全腦激活隨時間進(jìn)程發(fā)生變化。早期腦區(qū)激活從雙側(cè)枕葉開始，逐步向顳葉和頂葉擴(kuò)散，最后額葉激活產(chǎn)生言語，見圖1。

2.2 兩圖片命名任務(wù)間全腦優(yōu)勢腦區(qū) 在t1時間窗內(nèi)，生物類圖片命名在右側(cè)扣帶回前部(P=0.0475，t=-2.0502)激活強(qiáng)度顯著低于非生物類圖片命名，但生物類圖片命名在右側(cè)楔葉后部(P=0.0249，t=2.3420)、右側(cè)枕下回背后部(P=0.0369，t=2.1827)、左側(cè)舌回前部(P=0.0144，t=2.5477)、左側(cè)舌回后部(P=0.0358，t=2.1336)、右側(cè)舌回后部(P=0.0411，t=2.1279)、左側(cè)中央后回下部(P=0.0171，t=2.5041)、右側(cè)枕上回上部(P=0.0301，t=2.2870)和左側(cè)額橫回外側(cè)部(P=0.0282，t=2.3081)均顯著高于非生物類圖片命名；在其余腦區(qū)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在t2時間窗內(nèi)，兩種圖片命名任務(wù)在全腦各腦區(qū)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在t3時間窗內(nèi)，生物類圖片命名在左側(cè)額橫回外側(cè)部(P=0.0215，t=2.4252)顯著高于非生物類圖片命名，在其余腦區(qū)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在t4時間窗內(nèi)，生物類圖片命名在右側(cè)額中回前部(P=0.0258，t=2.1810)顯著高于非生物類圖片命名，在其余腦區(qū)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在t5時間窗內(nèi)，生物類圖片命名在右側(cè)楔葉前部(P=0.0323，t=2.1978)和左側(cè)中央后回上部(P=0.0253，t=2.3020)均顯著高于非生物類圖片命名，在其余腦區(qū)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在t6時間窗內(nèi)，生物類圖片命名在左側(cè)楔葉前部(P=0.0329，t=2.1940)和左側(cè)島蓋部上部(P=0.0363，t=2.1862)顯著高于非生物類圖片命名，在其余腦區(qū)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表1。

圖1 兩圖片命名任務(wù)中全腦激活過程

3 討論

圖片命名過程涉及快速而精準(zhǔn)的腦區(qū)活動[18]。在這可能短至幾百毫秒的過程內(nèi)跟蹤時空動態(tài)變化，仍然是一個具有挑戰(zhàn)性的問題[19-20]。功能性磁共振成像雖然具有出色的空間分辨率，但血流動力學(xué)反應(yīng)只能度量到秒級的大腦活動；EEG雖然時間分辨率較高，但空間定位能力較差，難以為大規(guī)模腦活動提供依據(jù)。在此，MEG兼顧了時間和空間精度，能夠在動態(tài)過程中準(zhǔn)確定位功能腦區(qū)，反映時間和空間維度下皮層的功能活動情況，從而追蹤圖片命名過程中的任務(wù)相關(guān)改變[10]。

視覺處理相關(guān)階段包括視覺信息輸入(t1)和信息處理(t2)。早期隨著圖片呈現(xiàn)，雙側(cè)初級次級視覺皮層產(chǎn)生激活，開始圖片類別識別前的視覺特征提取。在此時間窗內(nèi)(0～119ms)，右側(cè)扣帶回前部是非生物類圖片命名出現(xiàn)的唯一優(yōu)勢腦區(qū)。該腦區(qū)涉及注意控制功能，在視覺傳入階段與整體認(rèn)知也有關(guān)[21-22]，提示非生物圖片命名可能更需要注意的維持。而在相同時間窗內(nèi)，生物類圖片命名則呈現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。右側(cè)楔葉作為初級視覺中樞，與右側(cè)枕上回、枕下回和舌回類似，在此時進(jìn)行最基本的視覺處理，并調(diào)節(jié)初級視覺皮層向外側(cè)皮質(zhì)傳遞的信號[23-24]。左側(cè)中央后回作為感知覺中樞，左側(cè)額橫回作為前額葉的一部分，均具有感知和執(zhí)行功能[25-27]，此時也得到優(yōu)勢激活，提示生物類圖片引起了感知覺皮層的更強(qiáng)激活。Zannino等[28]采用生物和非生物類圖片對13例健康人進(jìn)行的功能性磁共振成像視覺任務(wù)研究發(fā)現(xiàn)，在枕中回、枕下回和右側(cè)額中回出現(xiàn)了生物類別的優(yōu)勢激活。雖然功能性磁共振成像研究不能精確區(qū)分時間進(jìn)程，但所用視覺任務(wù)本身對大腦活動對應(yīng)的時間進(jìn)程進(jìn)行了限制。本研究依據(jù)腦磁圖的技術(shù)支持，將時間進(jìn)程進(jìn)行了更詳細(xì)的劃分及定位，顯示了早期視覺相關(guān)腦區(qū)出現(xiàn)顯著激活差異。在次級視覺皮層信息處理時間窗內(nèi)(120～150ms)，生物類和非生物類圖片命名在各腦區(qū)的激活強(qiáng)度基本一致，提示不論命名對象是否有生命，其目標(biāo)識別過程都是類似的。

表1 兩圖片命名任務(wù)間全腦優(yōu)勢腦區(qū)激活強(qiáng)度

語義處理相關(guān)階段包括語義檢索(t3)和形式轉(zhuǎn)換(t4)。為了檢索語義記憶、提取語義特征并進(jìn)行語義編碼，該階段顳頂葉在兩任務(wù)中均得到大范圍高強(qiáng)度的激活[11]，故并未顯示出優(yōu)勢差異。Contini等[29]報(bào)道在視覺任務(wù)中生物類別的顳葉皮層在150～250ms存在顯著優(yōu)勢激活，但本研究在此時間窗內(nèi)還疊加了圖片命名任務(wù)與語義特征提取和語義語音轉(zhuǎn)換有關(guān)的顳葉活動，所以兩任務(wù)均出現(xiàn)了顳葉皮層的強(qiáng)激活，無顯著差異。相反，在語義檢索時間窗內(nèi)(151～190ms)，由于語義類別辨識與持續(xù)注意和執(zhí)行功能密切相關(guān)[30]，所以生物類圖片命名再次在左側(cè)額橫回出現(xiàn)優(yōu)勢激活，以判斷圖片的所屬語義類別。同樣，在語義語音轉(zhuǎn)換期間(191～320ms)，生物類圖片命名仍然是優(yōu)勢任務(wù)，在右側(cè)額中回出現(xiàn)優(yōu)勢激活，此時主要進(jìn)行詞匯選擇，從同類別的競爭者中選出目標(biāo)詞匯[11,31]。這提示生物類圖片和非生物類圖片在語義信息處理過程中，語義提取和編碼方式是類似的，但是在類別判斷和目標(biāo)選擇方面，生物類圖片要求更高。

語音處理相關(guān)階段包括語音編碼(t5)和發(fā)音發(fā)聲(t6)。此階段出現(xiàn)典型激活的腦區(qū)主要集中在額頂葉，例如額下回、中央前回和中央后回。在語音編碼期間(321～480ms)，生物類圖片命名的優(yōu)勢腦區(qū)出現(xiàn)在右側(cè)楔葉和左側(cè)中央后回，由于既往研究多局限在視覺判斷任務(wù)，提示右側(cè)楔葉的優(yōu)勢激活與視覺運(yùn)動行為的規(guī)劃和執(zhí)行有關(guān)[32-33]，左側(cè)中央后回的優(yōu)勢激活提示在出聲圖片命名任務(wù)中參與了控制口面部的運(yùn)動，并與命名時的行為表現(xiàn)有關(guān)[34-35]。最后，隨著發(fā)音開始(481～535ms)，生物類圖片命名在左側(cè)楔葉和左側(cè)額下回島蓋部出現(xiàn)優(yōu)勢激活，左側(cè)楔葉繼續(xù)監(jiān)測發(fā)聲的運(yùn)動控制，而左側(cè)島蓋部作為Broca區(qū)的一部分，將語義語音編碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換并維持口語流暢度，在出聲命名階段起著至關(guān)重要的作用[36-37]。左側(cè)島蓋部作為生物類別的優(yōu)勢腦區(qū)，在語音編碼和產(chǎn)出過程中起著重要作用，提示了生物類圖片命名可以產(chǎn)生語音相關(guān)腦區(qū)的更強(qiáng)激活。

本研究存在一定局限性：首先，研究樣本量較小，且僅納入了青年健康人群，后期將樣本擴(kuò)大到不同年齡人群建立常模數(shù)據(jù)；其次，在此基礎(chǔ)上，加緊完善失語癥患者的數(shù)據(jù)收集，探明不同訓(xùn)練素材治療后言語功能重塑的腦機(jī)制。

本研究采用高時空分辨率的腦磁圖檢測，結(jié)合臨床上圖片命名在應(yīng)用中的實(shí)際問題，選擇了言語治療中常用的圖片及類別，探索了對失語癥患者進(jìn)行圖片命名訓(xùn)練時素材的選擇問題?？v觀兩任務(wù)全過程，可以發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢地位基本由生物類圖片命名占據(jù)，且優(yōu)勢腦區(qū)覆蓋了枕葉、頂葉和額葉。這意味著除了發(fā)生在顳葉的語義檢索和編碼沒有明顯差別以外，命名中全腦涉及到的其他相關(guān)功能都以生物類圖片激活更高。本研究對生物類和非生物類圖片命名任務(wù)進(jìn)行了功能影像學(xué)比較，也為后期失語癥患者的比較研究提供了常模支持。