251 脑 功 能 成 像 影 像 学 专 题 动 词 联 想 及 图 片 命 名 任 务 激 活 大 脑 语 言 功 能 区 的 fmri 研 究 张 磊, 金 真, 李 科, 刘 刚 摘 要 目 的 : 利 用 fmri 探 讨 语 言 任 务 中 动 词 联 想 及 图 片 命 名 任 务 对 大 脑 语 言 区 的 激 活 模 式 并 分 析 其 临 床 应 用 可 行 性 方 法 :15 例 健 康 志 愿 者 中 男 8 例, 女 7 例, 平 均 年 龄 (35.7±13.6) 岁, 均 为 右 利 手 应 用 3T MR 仪 对 每 例 受 试 者 分 别 行 右 手 对 指 运 动 动 词 联 想 及 图 片 命 名 任 务 的 BOLDfMRI 扫 描, 采 用 组 块 设 计 方 案, 利 用 SPM5 软 件 的 总 体 线 性 模 型 (GLM) 进 行 分 析 并 产 生 激 活 数 据, 组 分 析 采 用 单 样 本 狋 检 验, 激 活 阈 值 经 校 正 检 验, 犘 <0.001( 个 体 ) 及 犘 <0.01( 组 分 析 ), 激 活 区 坐 标 经 Talairach 转 换 并 标 定 出 相 应 Brodmann(BA) 脑 区 对 每 例 受 试 者 的 两 种 语 言 任 务 分 别 计 算 两 侧 大 脑 半 球 激 活 范 围, 采 用 经 修 改 的 不 包 含 视 皮 层 激 活 区 的 计 算 公 式 进 行 语 言 优 势 半 球 偏 侧 指 数 (LI) 计 算 结 果 : 动 词 联 想 任 务 主 要 激 活 双 侧 Broca s 区 (BA45) 左 前 额 叶 背 外 侧 脑 区 (BA46) 左 Wernicke s 区 (BA39) 梭 状 回 (BA37) 和 辅 助 运 动 区 (BA6), 以 左 侧 前 额 颞 叶 语 言 相 关 脑 区 激 活 为 主 图 片 命 名 任 务 主 要 激 活 视 皮 层 (BA18) 及 左 BA37 左 顶 叶 (BA7) 基 底 节 区 左 背 外 侧 前 额 叶 (BA9) 和 双 侧 BA45, 以 枕 颞 叶 后 部 脑 区 为 主 右 手 对 指 运 动 激 活 左 额 叶 初 级 运 动 区 (BA4) 和 BA6 两 种 语 言 任 务 LI 计 算, 符 合 率 为 93.3%(14/15), 其 中 左 侧 优 势 12 例, 右 侧 优 势 及 双 侧 分 布 各 1 例 结 论 : 动 词 联 想 主 要 激 活 大 脑 语 义 加 工 区, 并 反 映 语 言 区 的 偏 侧 优 势 图 片 命 名 任 务 可 与 动 词 联 想 共 同 激 活 部 分 语 言 相 关 脑 区, 但 对 于 分 析 语 言 偏 侧 优 势 有 一 定 缺 陷 两 种 任 务 的 联 合 使 用 能 够 全 面 了 解 整 体 语 言 功 能 状 况 运 动 激 活 作 为 语 言 激 活 信 号 标 准 化 处 理 的 一 个 内 在 评 估 指 标 使 激 活 区 统 计 更 趋 精 确 和 客 观 关 键 词 脑 激 活 ; 语 言 优 势 ; 偏 侧 指 数 ; 功 能 磁 共 振 成 像 中 图 分 类 号 R445.2;R749.92 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1000 0313(2013)03 0251 05 犆 犲 狉 犲 犫 狉 犪 犾 犪 犮 狋 犻 狏 犪 狋 犻 狅 狀 狊 犱 狌 狉 犻 狀 犵 狏 犲 狉 犫 犵 犲 狀 犲 狉 犪 狋 犻 狀 犵 犪 狀 犱 狆 犻 犮 狋 狌 狉 犲 狀 犪 犿 犻 狀 犵 : 犪 狊 狋 狌 犱 狔 狌 狊 犻 狀 犵 犳 狌 狀 犮 狋 犻 狅 狀 犪 犾 犕 犚 犻 犿 犪 犵 犻 狀 犵 ZHANG Lei,JIN Zhen,LIKe,etal.DepartmentofMedicalImaging,the306thHospitalofPLA,Beijing100101,P.R.China 犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋 犗 犫 犼 犲 犮 狋 犻 狏 犲 :ToinvestigatetheactivationpaternsofsemanticandlexicalretrievalusingfunctionalMRIwith verbgeneration (VG)aswelaspicturenaming (PN)paradigmsforfurtherclinicalapplication. 犕 犲 狋 犺 狅 犱 狊 :15right handed healthyvolunteers[8male,7female,(35.7±13.6)y]wererecruitedandinformed writenconsentswereprovided.al studieswerecarriedoutona3t MRsystem (SiemensTrio).Twocommonlanguagetasks,covertlyVGandPN,wereused asthestimulation paradigms,basedonablock design.motortask,e.g.rightfingerstapping wasaddedasintrinsic referencesforestimationofindividualneuronalactivation.images wereprocessed withspm5software,usingageneral linearmodel.groupactivations wereextractedfromthe2ndlevelgroupanalysis withauniformthreshold ( 犘 <0.01, FEW).ThecoordinatesofactivationsweretransferredintoTalairachandcorrespondingBrodmannareas (BA).A Latera lizationindex (LI)wascalculatedforeachsubjectbasedontheindividuallanguageactivationwithoutsignalsfromvisual cortex. 犚 犲 狊 狌 犾 狋 狊 :VGactivatedmainlythebilateralBroca'sarea(BA45),theleftdorsolateralprefrontalcortex (BA46),Wer nicke'sarea(ba39),aswelassupplementarymotorarea (BA6)andfusiformgyrus (BA37),mostintheleftprefrontal, temporalloberelatedtolanguageprocessing.pnactivatedvisualcortex(ba18)significantly,aswelasba37,ba7,ba45, andba9areas,mostlyintheleftcerebrum.leftprimary (BA4)andsupplementarymotorcortex (BA6)weremoderately activatedduringfinger tappingtask.thediagnosticaccordancerateoflifrompnandvg was93.3% (14/15),whichin cluded12casesoflefthemispherelateralization,onerightlateralizationaswelasonebilaterallanguagedistribution. 犆 狅 狀 犮 犾 狌 狊 犻 狅 狀 :VGactivationshighlightedthemainsemanticprocessingareaandlateralizedbythehemisphericlanguagedominance, whichisareliablemethodforlinguisticfunctionalmapping.pnactivatedmostlythevisualcortexwithoutprominentcontri butionfromhemisphericdominance.acombinationofthetwotaskscanrevealthelocalizationofareasinvolvedinlanguage processingandevaluatelanguagelateralization.themotoractivationcanbeusedasaninternalstatisticalindicatorforlan guageprocessingtomakethesignalsmoreaccurateandobjective. 犓 犲 狔 狑 狅 狉 犱 狊 Brainactivation;Languagedominance;Lateralityindex;Functionalmagneticresonanceimaging 作 者 单 位 :100101 北 京, 解 放 军 第 三 六 医 院 医 学 影 像 科 作 者 简 介 : 张 磊 (1965-), 男, 内 蒙 古 呼 和 浩 特 人, 博 士, 副 主 任 医 师, 主 要 从 事 神 经 放 射 及 临 床 脑 功 能 成 像 工 作 基 金 项 目 : 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 973 计 划 (2012CB720704), 首 都 医 学 发 展 科 研 基 金 资 助 项 目 (2009-3067) 对 人 类 语 言 的 相 关 问 题 利 用 fmri 进 行 研 究 已 经 较 广 泛 地 应 用 于 认 知 科 学 领 域, 同 样 在 临 床 医 疗 中 也 需 要 对 脑 语 言 功 能 进 行 探 查, 如 明 确 患 者 大 脑 语 言 功 能 区 的 位 置 及 范 围 判 断 语 言 优 势 半 球 探 查 脑 内 疾 病
252 放 射 学 实 践 2013 年 3 月 第 28 卷 第 3 期 RadiolPractice,Mar2013,Vol28,No.3 对 语 言 功 能 区 影 响 以 及 外 科 手 术 前 规 划 语 言 功 能 区 [1] 保 护 措 施 等 本 研 究 应 用 临 床 患 者 较 易 接 受 的 词 汇 及 图 片 刺 激 任 务 对 健 康 志 愿 者 进 行 fmri 检 查, 旨 在 探 讨 和 分 析 两 种 任 务 对 语 言 区 的 激 活 模 式 及 临 床 应 用 可 行 性 1. 研 究 对 象 材 料 与 方 法 2012 年 1-2 月 共 对 15 例 健 康 志 愿 者 进 行 了 fm RI 检 查, 其 中 男 8 例, 女 7 例, 平 均 年 龄 (35.7±13.6) 岁, 中 位 年 龄 32 岁, 均 为 右 利 手, 文 化 程 度 为 中 专 以 上 学 历 所 有 受 试 者 均 具 有 正 常 或 校 正 后 正 常 视 力, 不 伴 有 色 盲 或 色 弱, 均 获 知 fmri 检 查 内 容 并 签 署 了 知 情 同 意 书 每 例 受 试 者 在 fmri 检 查 前 均 进 行 了 刺 激 任 务 培 训, 以 帮 助 其 明 确 各 任 务 目 的 及 具 体 实 施 方 法, 解 除 紧 张 情 绪, 并 在 模 拟 计 算 机 上 由 一 位 医 师 监 督 确 认 可 独 立 完 成 一 遍 与 正 式 任 务 相 似 的 模 拟 任 务 2.fMRI 实 施 方 案 采 用 组 块 设 计 (block design), 分 静 息 状 态 期 (controlstate) 和 任 务 状 态 期 (taskstate) 两 个 过 程, 采 用 静 息 任 务 的 实 验 模 式 每 例 受 试 者 均 首 先 进 行 右 手 对 指 运 动 任 务, 要 求 任 务 期 内 用 拇 指 与 其 余 4 指 进 行 顺 序 对 指 运 动, 对 指 频 率 以 尽 力 无 误 完 成 为 准, 静 息 期 为 休 息 状 态 静 息 期 和 任 务 期 各 为 30s, 共 4 个 重 复 周 期 然 后 进 行 语 言 任 务, 采 用 30s 静 息 状 态 后 跟 随 15s 任 务 状 态, 共 重 复 8 次 语 言 任 务 分 别 为 动 词 联 想 (verbgeneration,vg) 及 图 片 命 名 (picturena ming,pn) 动 词 联 想 任 务 状 态 为 屏 幕 显 示 例 如 衣 服 等 分 类 名 词, 要 求 受 试 者 联 想 相 应 的 动 词 并 组 成 词 组, 如 穿 衣 服 洗 衣 服 等 并 默 读 出 来, 每 个 名 词 在 屏 幕 上 持 续 显 示 2s 并 紧 随 1s 显 示 注 视 点 以 保 持 受 试 者 注 意 力, 要 求 受 试 者 在 此 段 时 间 内 完 成 动 词 联 想 任 务 任 务 时 间 段 内 以 假 随 机 方 式 连 续 显 示 5 个 名 词, 词 库 中 共 60 个 名 词 静 息 状 态 屏 幕 显 示 符 号 # ### 30s, 嘱 受 试 者 注 视 屏 幕 并 保 持 静 息 状 态 图 片 命 名 任 务 要 求 受 试 者 以 默 读 方 式 命 名 屏 幕 所 呈 现 的 每 帧 图 片, 任 务 状 态 图 片 为 物 品 动 物 或 静 态 人 物 的 彩 色 照 片, 图 片 库 中 共 38 帧 任 务 状 态 时 间 段 内 图 片 以 假 随 机 方 式 显 示 5 帧, 静 息 状 态 为 两 帧 常 见 物 品 图 片 ( 电 源 插 座 及 勺 子 ) 的 交 替 显 示 整 个 fmir 扫 描 中 所 有 任 务 提 示 语 以 及 执 行 指 令 均 由 屏 幕 呈 现, 不 应 用 语 音 及 动 作 提 示 3. 刺 激 模 式 fmri 扫 描 中 刺 激 呈 现 通 过 Invivo 临 床 脑 功 能 成 像 仪 (InvivoCorporation,FL USA) 实 现 受 试 者 通 过 镶 嵌 于 头 线 圈 之 上 的 反 射 荧 光 屏 系 统 获 得 fmri 指 令 及 任 务, 运 动 及 语 言 任 务 均 由 基 于 E Prime1.2 软 件 (PsychologySoftwareTools,Pitsburgh USA) 平 台 的 综 合 功 能 成 像 系 统 IFIS(integratedfunctional imagingsystem,mridevices,waukesha,wi USA) 程 序 进 行 编 程 产 生,IFIS 任 务 启 动 由 fmri 扫 描 射 频 脉 冲 同 步 触 发 4.fMRI 数 据 采 集 和 分 析 所 有 脑 功 能 成 像 均 于 本 院 磁 共 振 室 完 成, 应 用 SiemensMagnetom Trio3T 全 身 扫 描 仪 进 行, 采 用 12 通 道 相 控 阵 头 线 圈 均 采 集 MPRAGE 序 列 高 分 辨 解 剖 成 像,TI900 ms,tr 2300 ms, 视 野 256 mm 256mm 160mm,1mm 等 体 素 采 集 功 能 成 像 采 用 梯 度 EPI 扫 描 (TR3000ms,TE30ms, 反 转 角 90, 视 野 21cm 21cm,3mm 等 体 素 采 集, 运 动 任 务 为 80 次 激 励, 语 言 任 务 均 为 120 次 激 励, 扫 描 时 间 分 别 为 240s 及 360s, 并 实 时 进 行 数 据 重 建 时 头 动 及 旋 转 扭 曲 矫 正 数 据 处 理 应 用 SPM5(Welcome Dept.of CognitiveNeurology,London) 免 费 程 序, 步 骤 包 括 标 准 化 (normalization) 空 间 平 滑 (spatialsmoothing), 其 中 数 据 平 滑 (Smoothing) 半 高 全 宽 值 采 用 8mm [2] 每 例 被 试 个 体 数 据 分 析 均 采 用 总 体 线 性 模 型 (general linearmodel,glm) 以 产 生 激 活 数 据, 激 活 水 平 均 定 义 为 犘 <0.001, 经 矫 正 检 验 组 分 析 采 用 SPM 内 置 2ndlevel 单 样 本 狋 检 验 对 不 同 任 务 进 行 分 析, 对 同 组 内 所 有 数 据 计 算 后 判 定 激 活, 激 活 水 平 定 义 为 犘 < 0.01, 经 校 正 检 验, 语 言 任 务 激 活 范 围 均 >10 个 体 素 将 产 生 的 激 活 数 据 提 取, 激 活 区 坐 标 转 换 为 Talairach 坐 标 并 应 用 免 费 软 件 Talairach Client(www.ta lairach.org,uthscsa USA) 查 询 出 各 激 活 区 相 应 的 Brodmann(BA) 脑 区 本 研 究 未 涉 及 小 脑 功 能 研 究, 故 摒 弃 数 据 中 的 小 脑 激 活 5. 语 言 优 势 偏 侧 指 数 分 析 及 计 算 提 取 每 例 被 试 左 右 侧 大 脑 半 球 在 语 言 任 务 刺 激 下 的 脑 区 激 活 范 围 及 部 位, 摒 弃 视 皮 层 激 活 (BA17 18 19) 数 据, 之 后 利 用 语 言 优 势 偏 侧 指 数 (lateraliza tionindex,li) 公 式 进 行 计 算 : LI= L- R L+ R (1) L 及 R 分 别 代 表 左 右 侧 大 脑 半 球 激 活 体 素 ( 不 包 含 视 皮 层 激 活 ) LI>0.1 提 示 左 侧 半 球 优 势,LI< -0.1 提 示 右 侧 半 球 优 势,-0.1 LI 0.1 为 双 侧 语 [3] 言 分 布 结 果 1. 执 行 不 同 任 务 受 试 者 脑 激 活 情 况 所 有 受 试 者 均 按 照 要 求 完 成 了 fmri 检 查, 头 动
253 矫 正 三 轴 移 动 距 离 均 在 -2~2mm 以 内 三 轴 旋 转 角 度 均 在 -2 ~2 之 内 刺 激 序 列 与 矫 正 值 之 间 未 发 现 有 明 显 关 系, 即 被 试 头 动 与 刺 激 任 务 无 明 显 关 联 1 不 同 任 务 受 试 者 脑 区 激 活 情 况 及 分 析 结 果 见 表 表 1 15 例 受 试 者 试 执 行 不 同 任 务 时 脑 激 活 情 况 及 狋 值 解 剖 部 位 BA Talairach 坐 标 脑 区 X Y Z 体 素 狋 值 动 词 联 想 (VG) 右 Broca s 区 45 36 26 1 78 16.20 辅 助 运 动 区 6 0 17 54 59 15.95 左 侧 苍 白 球 - -21-6 6 155 15.44 左 侧 视 皮 层 18-18 -93 10 24 14.35 左 Broca s 区 45-42 23-1 149 13.72 右 尾 状 核 - 21 7 19 24 13.64 左 Wernicke s 区 39-33 -59 47 21 13.38 右 前 扣 带 回 32 12 25 29 35 12.53 左 前 额 叶 46-48 13 30 12 12.48 左 梭 状 回 37-45 -59-20 31 12.20 左 前 额 叶 46-48 36 12 19 11.53 左 视 皮 层 18-15 -73-11 10 10.34 图 片 命 名 (PN) 右 视 皮 层 18 12-82 -9 1398 21.48 左 梭 状 回 37-39 -42-16 229 17.13 左 顶 叶 7-24 -71 37 33 12.41 右 Broca s 区 45 30 20-1 23 11.88 左 丘 脑 - -30-29 1 20 11.68 左 Broca s 区 45-33 23 2 12 10.93 左 前 额 叶 9-45 10 27 18 10.52 右 手 对 指 左 初 级 运 动 皮 层 4-36 -20 62 29 15.88 左 辅 助 运 动 区 6-6 -9 53 8 11.26 动 词 联 想 任 务 时 双 侧 Broca s 区 (BA45) 均 有 不 同 范 围 及 程 度 的 激 活, 左 侧 基 底 节 区 Wernicke s 区 (BA39) 枕 叶 视 皮 层 (BA18) 前 额 叶 背 外 侧 脑 区 (BA46) 以 及 颞 叶 梭 状 回 (BA37) 可 见 激 活, 同 时 伴 有 辅 助 运 动 区 (BA6) 较 强 激 活, 右 侧 半 球 基 底 节 区 前 扣 带 回 (BA32) 亦 有 激 活 图 片 命 名 任 务 主 要 激 活 右 侧 BA18 以 及 左 侧 颞 叶 梭 状 回 (BA37) 顶 叶 (BA7) 和 基 底 节 区, 双 侧 BA45 亦 有 激 活 右 手 对 指 运 动 激 活 经 典 运 动 皮 层 及 相 关 区 域, 即 左 额 叶 初 级 运 动 区 (BA4) 及 辅 助 运 动 区 (BA6) 将 脑 激 活 叠 加 于 SPM 内 置 三 维 标 准 光 滑 脑 模 板 图 上, 可 见 动 词 联 想 以 双 侧 Broca s 区 左 侧 Wer nicke s 区 及 相 邻 语 言 相 关 脑 区 激 活 为 主, 即 前 额 颞 叶 语 言 相 关 脑 区 图 片 命 名 任 务 以 枕 叶 视 皮 层 激 活 最 为 广 泛 并 显 著, 左 侧 半 球 语 言 相 关 脑 区 即 额 颞 叶 亦 见 激 活, 表 现 为 视 皮 层 及 颞 叶 后 部 语 言 相 关 脑 区 激 活 为 主 ( 图 1) 2. 个 体 LI 计 算 动 词 联 想 任 务 均 可 获 得 激 活 范 围 并 计 算 出 LI 值, 图 片 命 名 任 务 1 例 被 试 激 活 以 视 皮 层 为 主, 无 法 获 得 计 算 结 果 两 种 语 言 任 务 LI 计 算 符 合 率 93.3%(14/ 15), 其 中 右 侧 优 势 及 双 侧 分 布 各 1 例 两 种 任 务 测 得 的 优 势 偏 侧 指 数 见 表 2 图 1 组 分 析 fmri 脑 激 活 图, 红 色 代 表 动 词 联 想 任 务 激 活 脑 区, 绿 色 代 表 图 片 命 名 任 务 激 活 脑 区, 蓝 色 为 右 手 对 指 运 动 激 活 脑 区, 动 词 联 想 以 激 活 左 侧 前 部 额 中 颞 叶 脑 区 为 主, 图 片 命 名 以 激 活 颞 叶 枕 叶 后 部 脑 区 为 主, 右 手 对 指 运 动 激 活 左 侧 初 级 运 动 区 及 辅 助 运 动 区
254 放 射 学 实 践 2013 年 3 月 第 28 卷 第 3 期 RadiolPractice,Mar2013,Vol28,No.3 表 2 15 例 受 试 者 执 行 语 言 任 务 测 得 优 势 偏 侧 指 数 试 号 LI(VG) LI(PN) 优 势 半 球 1 0.62 - 左 2-0.15-0.54 右 3 0.80 0.46 左 4 0.86 0.16 左 5 0.76 0.58 左 6-0.08-0.01 双 7 0.36 0.05 左 8 0.70 0.63 左 9 0.10 0.54 左 10 0.86 0.45 左 11 0.57 0.47 左 12 0.55 0.18 左 13 0.76 0.72 左 14 0.54 0.87 左 15 0.60 0.39 左 注 : 以 视 皮 层 激 活 为 主, 无 法 计 算 LI; : 双 侧 分 布 讨 通 过 fmri 手 段 明 确 语 言 优 势 半 球 是 目 前 较 常 用 的 方 法, 其 快 速 无 创 可 重 复 检 查 的 优 越 性 在 一 定 程 度 上 成 为 最 可 行 的 取 代 传 统 的 临 床 金 标 准 颈 内 动 脉 戊 巴 比 妥 钠 试 验 (Wada 测 试 ) 的 方 法 大 多 数 研 究 结 果 表 明 fmri 与 Wada 测 试 对 于 语 言 优 势 半 球 的 结 果 判 定 具 有 较 高 的 一 致 性, 并 且 fmri 同 时 还 可 以 明 [4] 确 语 言 功 能 区 的 位 置 及 范 围 但 fmri 也 存 在 一 定 局 限 性, 即 由 于 刺 激 任 务 目 的 不 同 以 及 统 计 学 处 理 方 法 及 标 准 的 差 异 亦 会 使 最 终 结 果 出 现 偏 差 研 究 发 现 如 果 单 纯 应 用 统 计 学 阈 值 来 判 定 语 言 任 务 激 活 区 可 能 会 造 成 双 向 误 差, 即 过 低 的 阈 值 会 使 假 性 激 活 入 选, 导 致 单 侧 半 球 优 势 的 激 活 减 弱 而 误 判 为 语 言 优 势 双 侧 分 布 ; 过 高 的 阈 值 又 会 掩 盖 部 分 真 性 激 活, 而 使 语 言 双 侧 分 布 误 判 为 单 侧 优 势 针 对 上 述 问 题, 本 研 究 在 受 试 者 执 行 语 言 任 务 前 均 增 加 了 运 动 任 务 ( 右 手 对 指 运 动 ) 作 为 数 据 统 计 的 内 参 照 来 规 范 统 计 阈 值 因 为 对 指 运 动 的 脑 激 活 区 位 置 范 围 相 对 恒 [6] [3] 定, 已 有 研 究 者 用 运 动 激 活 区 来 辅 助 语 言 区 定 位, 本 研 究 将 运 动 激 活 的 强 度 阈 值 作 为 了 判 定 语 言 区 激 活 的 一 个 内 参 照 标 准 右 手 对 指 运 动 个 体 分 析 在 经 矫 正 检 验 犘 <0.001, 组 分 析 在 经 矫 正 检 验 犘 <0.01 统 计 阈 值 下, 结 果 均 为 对 侧 初 级 运 动 皮 层 (BA4) 及 辅 助 运 动 区 (BA6) 的 激 活 ( 表 1 及 图 1), 与 经 典 对 指 运 动 脑 [6] 激 活 结 果 相 符 参 照 运 动 区 激 活 阈 值, 本 研 究 中 发 现 语 言 任 务 最 强 激 活 区 范 围 及 强 度 均 高 于 对 指 运 动 ( 表 1), 说 明 所 设 计 的 语 言 任 务 脑 激 活 程 度 强 于 运 动 任 务, 有 利 于 语 言 相 关 脑 区 的 检 出 同 时 对 指 运 动 结 果 亦 可 作 为 判 断 受 试 者 能 否 按 照 要 求 完 成 fmri 实 验 任 务 的 指 标 之 一, 这 对 判 断 具 有 一 定 程 度 的 智 力 低 下 临 床 患 者 的 fmri 配 合 程 度 尤 显 重 要 论 认 知 学 研 究 中 可 以 依 据 设 计 的 刺 激 任 务 目 的 不 同 而 产 生 相 应 语 言 区 激 活, 但 做 为 临 床 应 用, 由 于 患 者 处 于 疾 病 状 态 并 有 可 能 存 在 一 定 程 度 的 智 力 缺 陷, 因 此 要 求 实 验 中 所 执 行 任 务 首 先 具 有 临 床 可 行 性 本 研 究 中 采 用 了 动 词 联 想 及 图 片 命 名 两 个 不 同 难 度 的 语 义 任 务 来 分 析 语 言 区 的 激 活 模 式 动 词 联 想 是 近 年 来 应 用 于 神 经 外 科 领 域 的 一 种 语 言 刺 激 任 务, 要 求 受 试 者 将 所 显 示 的 名 词 与 其 相 关 联 的 动 词 组 成 词 组, 这 需 要 受 试 者 在 多 个 可 能 的 备 选 词 库 中 进 行 选 择 和 链 接, 需 要 [7] 执 行 更 大 程 度 的 语 义 选 择 来 形 成 词 语 图 片 命 名 是 一 种 常 用 于 评 价 失 语 症 的 语 言 任 务, 需 要 受 试 者 对 呈 现 的 每 个 物 体 或 动 物 进 行 命 名, 无 需 更 多 的 语 义 联 想 及 逻 辑 思 维 过 程, 因 而 语 义 相 关 脑 区 激 活 程 度 要 弱 于 动 词 联 想 任 务 儿 童 时 期 最 早 的 语 言 产 生 即 是 由 物 体 或 人 脸 命 名 开 始, 因 此 命 名 任 务 可 被 认 为 是 语 言 发 展 [8] 的 基 础, 是 语 言 发 育 过 程 中 的 基 础 组 成 部 分 Etard 等 [8] 利 用 PET 通 过 图 片 命 名 任 务 对 志 愿 者 进 行 刺 激, 结 果 发 现 激 活 区 主 要 位 于 初 级 视 皮 层 及 部 分 颞 叶 区 域, 因 此 认 为 命 名 任 务 并 不 需 要 复 杂 语 义 任 务 脑 区 参 与, 通 过 早 期 语 言 发 育 区 域 即 可 完 成, 并 且 这 种 功 能 会 一 直 保 留 下 来 本 组 结 果 表 明 动 词 联 想 任 务 对 于 双 侧 语 言 区 均 有 激 活, 以 左 侧 半 球 为 主, 并 以 额 颞 叶 为 主 要 分 布 区 ; 图 片 命 名 任 务 对 于 语 言 相 关 脑 区 亦 有 激 活, 但 以 脑 后 部 颞 枕 叶 为 主 要 分 布 区 ( 图 1) 动 词 联 想 任 务 在 额 颞 叶 前 部 脑 区 较 图 片 命 名 有 更 多 的 激 活 区, 这 与 既 往 研 究 观 点 相 似, 也 说 明 动 词 联 想 对 于 语 言 区 激 [9] 活 优 于 如 阅 读 命 名 复 述 等 语 言 任 务 Trauzetel [10] Klosinski 等 应 用 脑 磁 图 研 究 发 现 失 语 症 患 者 对 于 语 音 或 拼 字 任 务 存 在 功 能 缺 陷, 但 是 对 于 图 形 任 务 ( 图 片 命 名 ) 与 正 常 对 照 组 相 比 无 显 著 差 别, 因 此 认 为 文 字 与 图 形 形 式 的 词 语 加 工 分 别 处 于 两 种 不 同 的 工 作 路 径 在 语 言 发 展 过 程 中, 最 初 形 成 的 物 体 名 词 多 存 储 于 右 侧 大 脑 半 球, 随 语 言 发 育 逐 渐 转 移 至 左 侧 大 脑 半 [3,11] 球 进 行 进 一 步 语 法 及 语 音 加 工 本 研 究 通 过 中 文 任 务 也 进 一 步 验 证 了 视 皮 层 显 著 参 与 了 图 片 命 名, 表 明 此 种 简 单 命 名 任 务 主 要 依 赖 于 早 期 语 言 发 育 网 络 因 此, 通 过 图 片 和 文 字 两 种 语 言 任 务 能 够 较 完 整 地 揭 示 初 级 及 高 级 语 义 功 能 区, 为 全 面 了 解 语 言 功 能 状 况 提 供 客 观 依 据 同 样, 对 由 于 临 床 患 者 智 力 低 下 无 法 执 行 动 词 联 想 任 务 者, 可 通 过 图 片 命 名 任 务 来 判 断 语 言 功 能 区 因 此 两 种 语 言 任 务 既 可 以 协 同 性 地 揭 示 整 体 语 言 功 能 区, 又 可 以 互 补 性 地 对 临 床 上 因 智 力 缺 陷 [12] 而 无 法 完 成 高 级 语 言 任 务 的 患 者 进 行 功 能 检 查 fmri 语 言 区 激 活 可 以 探 查 脑 内 病 变 与 语 言 功 能 区 的 关 系, 同 样 对 明 确 语 言 优 势 半 球 亦 具 有 重 要 意 义 语 言 优 势 半 球 判 断 可 通 过 量 化 计 算 LI 来 进 行 分 析, 但 [13] 目 前 尚 无 统 一 的 刺 激 任 务 及 计 算 公 式 虽 大 多 数
255 学 者 认 为 fmri 是 取 代 Wada 试 验 的 最 可 行 方 法, 但 也 指 出 对 于 非 典 型 的 左 侧 语 言 优 势 半 球 者, 即 右 侧 优 势 或 双 侧 分 布 者,fMRI 会 增 大 误 判 概 率 已 有 研 究 [3,14] 表 明 语 言 侧 别 优 势 会 随 年 龄 增 长 而 趋 于 明 显 由 于 语 言 任 务 中 的 视 皮 层 激 活 代 表 了 早 期 语 言 发 育 区 域, 而 且 图 片 命 名 任 务 引 起 的 此 区 域 激 活 会 导 致 较 大 的 数 据 偏 倚 ; 另 外 Wada 测 试 本 身 也 是 颈 内 动 脉 供 血 脑 区 的 语 言 功 能 测 试, 并 未 包 含 基 于 椎 基 底 动 脉 发 出 的 大 脑 后 动 脉 供 血 区, 而 且 后 交 通 动 脉 开 放 并 大 脑 后 动 脉 供 血 有 可 能 会 影 响 Wada 结 果, 因 此 本 研 究 中 在 两 种 语 言 任 务 的 LI 计 算 时 均 摒 弃 了 视 皮 层 激 活, 最 终 结 果 表 明, 除 1 例 受 试 者 执 行 图 片 命 名 任 务 仅 显 示 视 皮 层 激 活 而 无 法 测 定 LI 外, 其 余 14 例 执 行 两 种 任 务 所 测 得 的 LI 结 果 完 全 相 符, 其 中 包 含 右 侧 优 势 及 双 侧 分 布 者 各 1 例, 并 且 右 侧 优 势 者 属 于 后 天 矫 正 型 右 利 手, 其 父 为 左 利 手 ( 表 2) 本 研 究 的 计 算 结 果 表 明, 摒 弃 视 皮 层 激 活 的 计 算 方 法 两 种 任 务 的 LI 值 测 得 结 果 具 有 较 显 著 的 一 致 性, 符 合 率 达 到 93%(14/15), 尤 其 是 右 侧 优 势 及 双 侧 分 布 者 本 研 究 虽 以 健 康 志 愿 者 为 研 究 对 象, 但 是 设 计 了 两 种 不 同 难 度 的 语 言 任 务 来 判 断 脑 激 活 模 式, 结 果 表 明 两 种 任 务 联 合 使 用 可 以 全 面 揭 示 语 言 区 激 活, 对 了 解 整 体 语 言 功 能 具 有 重 要 意 义 虽 然 图 片 命 名 任 务 具 有 一 定 局 限 性, 但 可 作 为 智 力 低 下 患 者 无 法 完 成 动 词 联 想 任 务 的 补 充 检 查 手 段 本 研 究 将 运 动 任 务 激 活 阈 值 作 为 语 言 任 务 标 准 化 统 计 的 内 在 参 照, 使 语 言 区 激 活 范 围 及 强 度 更 加 精 确 图 片 命 名 任 务 视 皮 层 显 著 激 活 表 明 非 复 杂 语 义 任 务 主 要 由 早 期 语 言 发 育 网 络 参 与, 而 额 颞 叶 前 部 脑 区 更 多 参 与 较 为 复 杂 的 语 义 判 断 剔 除 视 皮 层 激 活 的 LI 计 算 证 明 两 种 语 言 任 务 对 于 优 势 半 球 判 断 具 有 较 高 的 一 致 性 本 研 究 为 进 一 步 对 临 床 患 者 进 行 语 言 功 能 fmri 检 查 奠 定 了 理 论 及 实 践 基 础 参 考 文 献 : [1] 张 磊, 金 真, 曾 亚 伟, 等. 功 能 磁 共 振 成 像 对 顽 固 性 癫 痫 手 术 前 的 功 能 区 定 位 的 初 步 研 究 [J]. 立 体 定 向 和 功 能 性 神 经 外 科 杂 志, 2004,17(5):257 261. [2] 张 磊, 金 真, 李 科, 等.fMRI 诊 断 视 觉 持 续 注 意 状 态 减 少 假 阳 性 激 活 [J]. 中 国 医 学 影 像 技 术,2010,26(8):1437 1440. [3] HolandSK,PlanteE,WeberByarsA,etal.NormalfMRIbrain activationpaternsinchildrenperformingaverbgenerationtask [J].Neuroimage,2001,14(4):837 843. [4] SzaflarskiJP,HolandSK,JacolaLM,etal.Comprehensivepre surgicalfunctionalmrilanguageevaluationinadultpatientswith epilepsy[j].epilepsybehav,2008,12(1):74 83. Abou KhalilB.Anupdateondeterminationoflanguagedomi nanceinscreeningforepilepsysurgery:the Wadatestandnewer noninvasivealternatives[j].epilepsia,2007,48(3):442 455. [6] MoritzCH,HaughtonVM,CordesD,etal.Whole brainfunctional MRimagingactivationfromafinger tappingtaskexaminedwith independentcomponentanalysis[j].ajnr,2000,21(9):1629 1635. [7] EdwardsE,NagarajanSS,DalalSS,etal.Spatiotemporalimaging ofcorticalactivationduringverbgenerationandpicturenaming [J].Neuroimage,2010,50(1):291 301. [8] Etard O,Melet E,Papathanassiou D,etal.Picture naming withoutbroca sand Wernicke sarea[j].neuroreport,2000,11 (3):617 622. [9] Jensen Kondering UR,GhobadiZ,WolfS,etal.Acousticaly presentedsemanticdecision makingtasksprovidearobustdepic tionofthetemporo parietalspeechareas[j].jclin Neurosci, 2012,19(3):428 433. [10] Trauzetel KlosinskiS,DurrwachterU,KlosinskiG,etal.Corti calactivationduringwordreadingandpicturenamingindyslexic andnon reading impairedchildren[j].clin Neurophysiol,2006, 117(5):1085 1097. [11] SzaflarskiJP,RajagopalA,Altaye M,etal.Left handednessand languagelateralizationinchildren[j].brainres,2012,1433(1): 85 97. [12] 张 磊, 周 文 静, 金 真, 等. 脑 皮 质 发 育 畸 形 的 功 能 MRI 研 究 [J]. 中 华 放 射 学 杂 志,2012,46(3):209 214. [13] ChlebusP,MiklM,BrazdilM,etal.fMRIevaluationofhemi sphericlanguagedominanceusingvarious methodsoflaterality indexcalculation[j].expbrainres,2007,179(3):365 374. [14] PerssonJ,SylvesterCY,NelsonJK,etal.Selectionrequirements duringverb generation:diferentialrecruitmentin olderand youngeradults[j].neuroimage,2004,23(4):1382 1390. ( 收 稿 日 期 :2012 11 20 修 回 日 期 :2013 02 20)