作者簡介：張磊，金真，李科，解放軍第306醫(yī)院，醫(yī)學(xué)影像科磁共振室。

對人類語言的相關(guān)問題利用fMRI進(jìn)行研究已經(jīng)較廣泛地應(yīng)用于認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域，同樣在臨床醫(yī)療中也需要對腦語言功能進(jìn)行探查，如明確患者大腦語言功能區(qū)的位置及范圍、判斷語言優(yōu)勢半球、探查腦內(nèi)疾病對語言功能區(qū)影響、以及外科手術(shù)前規(guī)劃語言功能區(qū)保護(hù)措施等。在首都醫(yī)學(xué)發(fā)展科研基金及國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展973計(jì)劃的資助下，解放軍第306醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科磁共振室利用fMRI方法，用較容易被接受的詞匯及圖片認(rèn)知任務(wù)對正常志愿者進(jìn)行了功能測試掃描，目的在于探討與分析兩種任務(wù)對語言區(qū)的激活模式及臨床應(yīng)用可行性。

資料與方法

1.研究對象：對15例正常志愿者進(jìn)行了fMRI檢查，其中男性8例，女性7例，平均年齡35.7±13.6歲，中位年齡32歲，均為右利手，文化程度為中專以上學(xué)歷。每位被試在fMRI檢查前均進(jìn)行了刺激任務(wù)培訓(xùn)，均獲知fMRI檢查內(nèi)容并簽署了知情同意書，并在模擬計(jì)算機(jī)上由一位醫(yī)師監(jiān)督確認(rèn)可獨(dú)立完成一遍與正式任務(wù)相似的模擬任務(wù)。

2. fMRI實(shí)施方案：采用組塊設(shè)計(jì)模式。語言任務(wù)分別為動詞聯(lián)想（Verb Generation, VG）及圖片命名（Picture Naming, PN）。動詞聯(lián)想任務(wù)狀態(tài)為屏幕顯示例如“衣服”等分類名詞，要求被試聯(lián)想相應(yīng)的動詞并組成詞組，如“穿-衣服”、“洗-衣服”等并默讀出來，每個(gè)名詞在屏幕上持續(xù)顯示2 s并緊隨1 s顯示注視點(diǎn)以保持被試注意力，要求被試在此段時(shí)間內(nèi)完成圖片命名任務(wù)。任務(wù)時(shí)間段內(nèi)以假隨機(jī)方式連續(xù)顯示5個(gè)名詞，詞庫中共60個(gè)名詞。靜息狀態(tài)屏幕顯示符號“####” 30 s，囑被試注視屏幕并保持靜息狀態(tài)。圖片命名任務(wù)要求被試以默讀方式命名屏幕所呈現(xiàn)每幅圖片，任務(wù)狀態(tài)圖片為物品、動物或靜態(tài)人物的彩色照片，圖片庫中共38幅。任務(wù)狀態(tài)時(shí)間段內(nèi)圖片以假隨機(jī)方式顯示5幅，靜息狀態(tài)為兩幅常見物品圖片（電源插座及勺子）的交替顯示。整個(gè)fMIR掃描中所有任務(wù)提示語、以及執(zhí)行指令均由屏幕呈現(xiàn)，不應(yīng)用語音及動作提示。被試通過鑲嵌于頭線圈之上的反射熒光屏系統(tǒng)獲得fMRI指令及任務(wù)。

3. fMRI數(shù)據(jù)采集與分析：所有腦功能成像均于306醫(yī)院磁共振室完成，應(yīng)用3T掃描儀進(jìn)行。

4.語言優(yōu)勢偏側(cè)指數(shù)（Lateralization Index, LI）分析與計(jì)算：提取每例被試左、右側(cè)大腦半球在語言任務(wù)刺激下的腦區(qū)激活范圍及部位，摒棄視皮層激活（BA17、18、19）數(shù)據(jù)，之后利用LI公式進(jìn)行計(jì)算：LI = (∑L - ∑R) / (∑L + ∑R)?！茷楹嫌?jì)，L及R分別代表左、右側(cè)大腦半球激活（不包含視皮層激活）。LI > 0.1提示左側(cè)半球優(yōu)勢，LI < -0.1提示右側(cè)半球優(yōu)勢，-0.1 ≤ LI ≤0.1為雙側(cè)語言分布。

結(jié)果

1. fMRI組分析結(jié)果：動詞聯(lián)想任務(wù)雙側(cè)Broca’s區(qū)（BA45）均有不同范圍及程度激活，左側(cè)基底節(jié)區(qū)、Wernicke’s區(qū)（BA39）、枕葉視區(qū)（BA18）、前額葉背外側(cè)腦區(qū)（BA46）、以及顳葉梭狀回（BA37）可見激活，同時(shí)伴有輔助運(yùn)動區(qū)（BA6）較強(qiáng)激活，右側(cè)半球基底節(jié)區(qū)、前扣帶回（BA32）亦有激活。圖片命名任務(wù)主要激活BA18及左BA37，頂葉（BA7）、基底節(jié)區(qū)，雙側(cè)BA45亦有激活。右手對指運(yùn)動激活經(jīng)典運(yùn)動皮層及相關(guān)區(qū)域，即左額葉初級運(yùn)動區(qū)（BA4）及BA6。將腦激活疊加于SPM內(nèi)置三維標(biāo)準(zhǔn)光滑腦模板圖上可見動詞聯(lián)想以雙側(cè)Broca‘s區(qū)、左側(cè)Wernick’區(qū)、及相鄰語言相關(guān)腦區(qū)激活為主，即前額、顳葉語言相關(guān)腦區(qū)。圖片命名任務(wù)以枕葉視皮層激活最為廣泛并顯著，左側(cè)半球語言相關(guān)腦區(qū)額、顳葉亦見激活，表現(xiàn)為視皮層及顳葉后部語言相關(guān)腦區(qū)為主激活，如圖。圖中紅色代表動詞聯(lián)想任務(wù)腦區(qū)激活，綠色代表圖片命名任務(wù)腦區(qū)激活，藍(lán)色為右手對指運(yùn)動腦區(qū)激活。動詞聯(lián)想以激活左側(cè)前部額、顳葉腦區(qū)為主，圖片命名以激活顳、枕葉后部腦區(qū)為主，右手對指運(yùn)動激活左側(cè)初級運(yùn)動區(qū)及輔助運(yùn)動區(qū)。

2.個(gè)體LI計(jì)算：動詞聯(lián)想任務(wù)均可獲得激活范圍并計(jì)算出LI值，圖片命名任務(wù)1例被試激活以視皮層為主，無法獲得計(jì)算結(jié)果。兩種語言任務(wù)LI計(jì)算符合率93.3%（14/15），其中右側(cè)優(yōu)勢及雙側(cè)分布各1例。

討論

通過fMRI手段明確語言優(yōu)勢半球是目前較常用的方法，其快速、無創(chuàng)、可重復(fù)檢查的優(yōu)越性在一定程度上成為最可行的取代傳統(tǒng)的“臨床金標(biāo)準(zhǔn)”—頸內(nèi)動脈戊巴比妥鈉試驗(yàn)（Wada測試）的方法。大多數(shù)研究報(bào)告表明fMRI與Wada測試對于語言優(yōu)勢半球的結(jié)果判定具有較高的一致性，并且fMRI同時(shí)還可以明確語言功能區(qū)位置及范圍。但fMRI也存在一定局限性，即由于刺激任務(wù)目的不同以及統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法及標(biāo)準(zhǔn)差異亦會使最終結(jié)果出現(xiàn)偏差。

研究發(fā)現(xiàn)如果單純應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)閾值來判定語言任務(wù)激活區(qū)可能會造成雙向誤差，即過低的閾值會使假性激活入選，導(dǎo)致單側(cè)半球優(yōu)勢的激活減弱而誤判為語言優(yōu)勢雙側(cè)分布；過高的閾值又會掩蓋部分真性激活，而使語言雙側(cè)分布誤判為單側(cè)優(yōu)勢。針對上述問題，本研究在被試執(zhí)行語言任務(wù)前均增加了運(yùn)動任務(wù)（右手對指運(yùn)動）作為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的內(nèi)參照來規(guī)范統(tǒng)計(jì)閾值。因?yàn)閷χ高\(yùn)動的腦激活區(qū)位置、范圍相對恒定，已有研究者用運(yùn)動激活區(qū)來輔助語言區(qū)定位，本研究將運(yùn)動激活的強(qiáng)度閾值作為了判定語言區(qū)激活的一個(gè)內(nèi)參照標(biāo)準(zhǔn)。右手對指運(yùn)動個(gè)體分析在經(jīng)矯正檢驗(yàn)、P<0.001，及組分析在經(jīng)矯正檢驗(yàn)、P<0.01統(tǒng)計(jì)閾值下，結(jié)果均為對側(cè)初級運(yùn)動皮層（BA4）及輔助運(yùn)動區(qū)（BA6）的激活，與經(jīng)典對指運(yùn)動腦激活結(jié)果相符。參照運(yùn)動區(qū)激活閾值，本研究語言任務(wù)最強(qiáng)激活區(qū)范圍及強(qiáng)度均高于對指運(yùn)動，說明所設(shè)計(jì)的語言任務(wù)腦激活程度強(qiáng)于運(yùn)動任務(wù)，有利于語言相關(guān)腦區(qū)的檢出。同時(shí)對指運(yùn)動結(jié)果亦可作為判斷被試能否按照要求完成fMRI實(shí)驗(yàn)任務(wù)的指標(biāo)之一，這對判斷具有一定程度的智力低下臨床患者的fMRI配合程度尤顯重要。

fMRI作為認(rèn)知學(xué)研究可以依據(jù)設(shè)計(jì)的刺激任務(wù)目的不同而產(chǎn)生相應(yīng)語言區(qū)激活，但做為臨床應(yīng)用，由于所檢患者處于疾病狀態(tài)并有可能存在一定程度的智力缺陷，因此要求所執(zhí)行任務(wù)首先具備臨床可行性。本研究采用了動詞聯(lián)想及圖片命名兩個(gè)不同難度的語義任務(wù)來分析語言區(qū)的激活模式。動詞聯(lián)想是近年來應(yīng)用于神經(jīng)外科領(lǐng)域的一個(gè)語言刺激任務(wù)，要求被試將所顯示的名詞與其相關(guān)聯(lián)的動詞組成詞組，這需要被試在多個(gè)可能的備選詞庫中進(jìn)行選擇與鏈接，需要執(zhí)行更大程度的語義選擇來形成詞語。圖片命名是一個(gè)常用于評價(jià)失語癥的語言任務(wù)，需要被試對呈現(xiàn)的每個(gè)物體或動物進(jìn)行命名，無需更多的語義聯(lián)想及邏輯思維過程，因而語義相關(guān)腦區(qū)激活程度要弱于動詞聯(lián)想任務(wù)。兒童時(shí)期最早的語言產(chǎn)生即是由物體或人臉命名開始，因此命名任務(wù)可被認(rèn)為是語言發(fā)展的基礎(chǔ)，是語言發(fā)育過程中的基礎(chǔ)組成部分。Olivier等利用PET通過圖片命名任務(wù)對志愿者進(jìn)行刺激，結(jié)果發(fā)現(xiàn)激活區(qū)主要位于初級視皮層及部分顳葉區(qū)域，因此認(rèn)為命名任務(wù)并不需要復(fù)雜語義任務(wù)腦區(qū)參與，通過早期語言發(fā)育區(qū)域即可完成，并且這種功能會一直保留下來。本組結(jié)果表明動詞聯(lián)想任務(wù)對于雙側(cè)語言區(qū)均有激活，以左側(cè)半球?yàn)橹?，并以額、顳葉為主要分布區(qū)；圖片命名任務(wù)對于語言相關(guān)腦區(qū)亦有激活，但以腦后部顳枕葉為主要分布區(qū)。動詞聯(lián)想任務(wù)在額、顳葉前部腦區(qū)較圖片命名有更多的激活區(qū)，這與既往研究觀點(diǎn)相似，也說明動詞聯(lián)想對于語言區(qū)激活優(yōu)于如閱讀、命名、復(fù)述等語言任務(wù)。Susanne等應(yīng)用腦磁圖研究發(fā)現(xiàn)失語癥患者對于語音或拼字任務(wù)存在功能缺陷，但是對于圖形任務(wù)（圖片命名）與正常對照組相比無顯著差別，因此認(rèn)為文字與圖形形式的詞語加工分別處于兩種不同的工作路徑。在語言發(fā)展過程中，最初形成的物體名詞多存儲于右側(cè)大腦半球，隨語言發(fā)育逐漸轉(zhuǎn)移至左側(cè)大腦半球進(jìn)行進(jìn)一步語法及語音加工。本研究通過中文任務(wù)也進(jìn)一步驗(yàn)證了視皮層顯著參與了圖片命名，表明此種簡單命名任務(wù)主要依賴于早期語言發(fā)育網(wǎng)絡(luò)。因此，通過圖片與文字兩種語言任務(wù)能夠較完整揭示初級及高級語義功能區(qū)，為全面了解語言功能狀況提供客觀依據(jù)。同樣，對由于臨床患者智力低下原因無法執(zhí)行動詞聯(lián)想任務(wù)者，可通過圖片命名來判斷語言功能區(qū)。因此兩種語言任務(wù)即可以協(xié)同性地揭示整體語言功能區(qū)，又可以互補(bǔ)性地對臨床上因智力缺陷而無法完成高級語言任務(wù)的患者進(jìn)行功能檢查。

fMRI語言區(qū)激活可以探查腦內(nèi)病變與語言功能區(qū)的關(guān)系，同樣對明確語言優(yōu)勢半球亦具有重要意義。語言優(yōu)勢半球判斷可通過量化計(jì)算偏側(cè)指數(shù)（Lateralization Index, LI）來進(jìn)行分析，但目前尚無統(tǒng)一的刺激任務(wù)及計(jì)算公式。雖研究多認(rèn)為fMRI是取代Wada試驗(yàn)的最可行方法，但也指出對于非典型的左側(cè)語言優(yōu)勢半球，即右側(cè)優(yōu)勢或雙側(cè)分布者，fMRI會增大誤判機(jī)率。已有研究表明語言側(cè)別優(yōu)勢會隨年齡增長而趨于明顯，由于語言任務(wù)中的視皮層激活代表了早期語言發(fā)育區(qū)域，并圖片命名任務(wù)引起的此區(qū)域激活會導(dǎo)致較大的數(shù)據(jù)偏倚；另外Wada測試本身也是頸內(nèi)動脈供血腦區(qū)的語言功能測試，并未包含基于椎基底動脈發(fā)出的大腦后動脈供血區(qū)，而且測試發(fā)現(xiàn)后交通動脈開放并大腦后動脈供血有可能會影響Wada結(jié)果。本研究計(jì)算結(jié)果表明摒棄視皮層激活的計(jì)算方法對于兩種任務(wù)的LI具有較顯著的一致性，符合率達(dá)到93%（14/15），尤其對于右側(cè)優(yōu)勢及雙側(cè)分布者亦具有相符結(jié)果。

本研究雖以正常志愿者為研究對象，但是設(shè)計(jì)了兩種不同難度的語言任務(wù)來判斷腦激活模式，結(jié)果表明兩種任務(wù)聯(lián)合使用可以全面揭示語言區(qū)激活，對了解整體語言功能具有重要意義。雖然圖片命名任務(wù)具有一定局限性，但可作為智力低下患者無法完成動詞聯(lián)想任務(wù)的補(bǔ)充檢查手段。本研究將運(yùn)動任務(wù)激活閾值作為語言任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)的內(nèi)在參照，使語言區(qū)激活范圍及強(qiáng)度更加精確。圖片命名任務(wù)視皮層顯著激活表明非復(fù)雜語義任務(wù)主要由早期語言發(fā)育網(wǎng)絡(luò)參與，而額、顳葉前部腦區(qū)更多參與較為復(fù)雜的語義判斷。摒棄視皮層激活的LI計(jì)算證明兩種語言任務(wù)對于優(yōu)勢半球判斷具有較高的一致性。本研究為進(jìn)一步對臨床患者進(jìn)行語言功能fMRI檢查奠定了理論及實(shí)踐基礎(chǔ)。