腦卒中后失語患者認知電位N400的研究

李 輝，李 華

卒中后失語研究一直是臨床上的研究熱點，目前使用較多的研究方法是臨床評價。由于語言認知中各種信息的通達加工過程非常迅速，使得ERP技術成為探討語言加工進程的首選。1980年kutas與Hillyard等在詞句認知研究中發現受試者在默讀7個詞組成的句子時，當語義不一致時，誘發出一峰潛伏期在400毫秒左右的負相波，命名為N400［1］。進一步研究發現，N400并不必然出現在句子加工中，如果前后出現的單詞對存在語義違反，同樣會誘發N400成分。但現有的研究多以西文為主，漢語失語患者研究較少。現報告15例腦卒中后失語患者及15例正常人的檢測結果，并對N400的臨床意義進行初步的探討。

1 資料與方法

1.1 一般資料 所有被試母語均為漢語，右利手，神志清楚、合作，定向力正常。排除視力、聽力障礙者及智能障礙者。失語組被試(A組)15例，病前語言正常，首次發病，既往無器質性腦病史。病后頭部CT或MRI掃描為單一病灶，排除腦水腫、腦萎縮及腔隙性腦梗死患者。患者至少一側手肌力在Ⅳ級以上。男10例，女5例，年齡在35～70歲之間，平均57.06±11.65歲。其中右側基底節梗死3例，左側基底節梗死5例，左側額葉梗死5例，右側額葉梗死1例，右側顳葉梗死1例。文化程度:中學7例，小學8例，平均受教育年限6.7年。失語組被試經ABC檢查確定為基底節失語8例，Broca失語5例，經皮質運動性失語2例。正常被試組(B組)選擇無腦部疾病，腦功能正常者15例，性別、平均年齡、文化程度、均與A組基本匹配，無統計學差異。

1.2 刺激材料 刺激材料由彩色圖片和詞匯組成，其中彩色圖片均來源于日常生活中所熟悉的內容。圖片為清晰彩圖，大小 11.5 ×11.5cm2，視角小于 10°，漢語詞匯為 56號楷體-GB2312，在計算機屏幕中央呈現，屏幕的底色為黑色，字體顏色為白色。每個刺激序列由一提示綠點、一幅彩色圖片和一個漢語詞匯及一提示紅點組成。根據其中圖片和詞語的性質不同劃分為圖片-名詞、圖片-動詞。根據語義不同分為:語義一致(匹配)和語義不一致 (不匹配 )。每項實驗各有120個刺激序列，圖片為啟動刺激，詞匯為目標刺激(靶刺激)。

1.3 實驗任務和步驟 實驗要求被試進行按鍵選擇，雙眼水平注視計算機屏幕中央，視距60～80cm，實驗中盡量放松、少動。在正式實驗開始前，對被試講明實驗任務，并進行簡短練習，以熟悉實驗任務。所有刺激均通過視覺通道呈現，刺激的呈現由Stim 2軟件編程完成。要求被試對啟動刺激(彩圖)和靶刺激(詞匯)之間的語義搭配進行按鍵選擇。在每個刺激序列的圖片出現之前500ms有一持續呈現時間為500ms的綠點，提示受試者圖片即將出現，請不要眨眼;啟動刺激和靶刺激的呈現時間均為500ms，啟動刺激和靶刺激之間的時間間隔(SOA)為1000ms，靶刺激結束后出現紅點持續呈現時間為500ms，提示此刺激序列顯示完畢，被試可以作出按鍵選擇后眨眼休息。待下一綠點顯示，此間隔時間為2s。

1.4 腦電記錄 采用Neuroscan Nuamps 2放大器記錄腦電。電極按國際10～20系統放置。雙側耳后乳突連線為參考，接地點在FPz和Pz的中點，記錄垂直眼電和水平眼電。電極與頭皮接觸電阻保持在5kΩ以下。采樣率為1000Hz，帶寬為 DC-100Hz。

1.5 數據處理和分析 使用Scan 4.3對采集的腦電進行離線分析處理。相關法排除眨眼對腦電的影響，分析時程(epoch)為靶詞呈現前200ms(作為基線校正)至靶詞呈現后800ms，波幅大于±100μV的epoch被視為偽跡剔除。對每個刺激序列中靶詞的腦電數據進行分類疊加平均，記錄分析所要考察的兩類刺激(即語義一致和語義不一致)的ERP。將得到的ERP都轉換為平均參考以消除參考電極對頭皮電壓分布的影響。對這兩類刺激的ERP進行20Hz(24dB/oct)的無相移低通數字濾波器濾波。

2 結果

2.1 實驗結果 因為N400成分主要出現在語義不一致時，故將語義一致與語義不一致的波形疊加后進行對比。根據ERP總平均波形圖特征，兩類刺激的ERP差異主要集中在兩個成分上:靶詞呈現后反映基本視覺腦電加工成分N1-P2，300～500ms時窗內的一個負波(N400)。識別記錄N400的波幅和潛伏期。采用平均幅值測量法對失語被試組與正常被試組所測N400成分潛伏期和波幅進行測量分析，結果使用SPSS 11.5軟件進行統計分析。對記錄點F3、Fz、F4、C3、Cz、C4、P3、Pz、P4 的 N400 波的峰潛伏期(PL)及波幅(前支峰-峰值)，進行統計分析。

2.2 統計結果 根據方差分析結果，當P＜0.05，再分別進行配對t檢驗。根據實驗結果可以看出，失語組不論是圖片-名詞還是圖片-動詞在語義不一致時在額葉及腦中央區(F3、Fz、C3及Cz導聯)為主誘發的N400潛伏期以較對照組有所延長。在圖片-名詞和圖片-動詞的語義加工過程中，各組的N400波幅沒有統計學差異性，失語組個別導聯呈現高波幅。

3 討論

美國心理學家Gibson曾指出:“單詞可以定義為特征的復合。它包含圖形特征、語音特征、語義特征、構詞法特征和句法特征等”。這個定義不僅適用于西文，也適用于漢語。既往使用單詞誘發N400的研究結果中，Laura Monetta等使用N400研究單詞的語義加工過程，發現復雜的單詞語義加工時能引發更加明顯的N400，認為復雜單詞在加工過程中需占用更多的認知資源［2］。由于西文具有詞形變化(動詞本身的變化表示數、人稱、語態或時態等語法特征)和詞格變化(某些語言中名詞、代詞和形容詞在格、數和性等方面的詞形變化)，而且N400波幅的大小和提取詞語的概念以及語義認知的難易程度相關，它不僅受到詞語本身表征的影響還與語境提取線索有關［3～5］，故不能將對于西文的研究成果直接應用到漢語上。

既往國外對于失語患者的研究成果可以看出研究者多把N400作為評價失語患者語言功能的指標，Ryan等對左腦半球卒中后的失語患者使用視聽通道呈現，當所聽到的單詞與看到的圖片不一致時即誘發出明顯的N400，故其認為可使用N400作為評定卒中后失語患者語言功能的一項電生理指標［6］。Tomoyuki對失語患者使用聽覺通道呈現詞對，當啟動詞與靶詞語義不一致時，失語患者的反應潛伏期較正常對照明顯延長，且N400的起始潛伏期也有所延長，所以認為通過N400可以更敏感的反應失語患者詞匯-語義加工過程中的缺陷［7］。在另一個實驗項目中，Kojima等用單詞對失語癥患者及正常人進行測試并記錄N400，發現失語癥患者的反應潛伏期較正常組延長，而且N400波幅及高度同失語癥的聽理解檢查分數相關，因而提出N400的波幅和波形都可作為臨床評價失語癥患者語句語義缺陷的可靠指標［7］。

但是我國的研究者目前并沒有使用N400來進行漢語失語患者語言功能評定的研究。本實驗通過卒中后漢語失語患者與正常被試對比研究發現失語患者，在語義不一致時誘發的N400潛伏期在額葉及腦中央區處(在F3、Fz、C3及Cz導聯)有所延長并有統計學意義。提示卒中后漢語失語患者在圖片-詞語的語義加工過程中可能由于神經網絡的受損導致了語義提取的過程延長。尤其在辨別不匹配語義時，不能很好控制與期待詞語義相關的選擇性激活，造成N400的潛伏期延長［8］。卒中后失語患者N400的波幅與正常組對比并沒有統計學差異，且失語患者的個別導聯中N400波幅有增高。查閱有關文獻認為N400與語義加工相關，反映了大腦對語義信息加工整合的困難程度，語義信息越難整合，N400波幅越大［9］。因此認為卒中后失語患者由于神經網絡的受損使得語義生成難度增加引起了N400波幅的改變。故結合本研究實驗結果認為:卒中后漢語失語患者存在語言加工過程的延遲;額葉以及腦中央區可能在漢語語義生成的過程中起重要作用;至于是否能將認知電位N400作為評估卒中后漢語語言障礙的一項指標還有待進一步探討。

［1］Kutas M，Hillyard SA.Reading senseless sentence:brain potentials reflect semantic incongruity［J］.Science，1980，207(4427):203-205.

［2］Monetta L，Tremblay T，Joanette Y.Semantic processing of words，cognitive resources and N400:An event-related potentials study［J］.Brain Cogn，2003，53(2):327-330.

［3］Pulvermüller F，Lutzenberger W，Preissl H.Noun and verbs in the intact brain:evidence from event-related potentials and high frequency cortical responses［J］.Cereb Cort，1999，9(5):497-506.

［4］Pulvermüller F，Mohr B，Schleichert H.Semantic or lexicosyntactic factors:what determines word-class specific activity in the human brain［J］?Neurosci Lett，1999，275(2):81-84.

［5］Federmeier K，Segal J，Lombrozo T，et al.Brain response to nouns，verbs and class-ambiguous words in cortex［J］.Brain，2000，123(12):2552-2566.

［6］D’Arcy RN，Marchand Y，Eskes GA，et al.Electrophysiological assessment of language function following stroke［J］.Clin Neurophysiol，2003，114(4):662-672.

［7］Kojima T，Kaga K.Auditory lexical-semantic processing impairments in aphasic patients reflected in event-related potentials(N400)［J］.Auris Nasus Larynx，2003，30(4):369-378.

［8］陳 璇，周 曙，劉憶星，等.30例腦梗死患者的事件相關電位N400 變化［J］.廣東醫學，2009，30(9):1271-1273.

［9］Holcomb PJ.Semantic priming and stimulus degradation:Implications for the role of the N400 in language processing［J］.Psychophysiology，1993，30(1):47-61.