跨語系腦卒中后運動性失語患者的腦功能研究

失語癥是腦卒中后常見的語言障礙，約20%～40%的幸存者因其受到影響

，其中運動性失語(Broca aphasia，BA)是最具標志性且最早被描述的失語類型

，嚴重影響患者及家屬的心理情緒和生活質量。

維語屬于阿爾泰語系，漢語屬于漢藏語系，二者在字形、書寫和閱讀方向以及形音義的內在聯系等方面存在顯著差異。我們前期臨床研究表明同一類型維語失語癥的病態語言特點與漢語失語癥基本一致，而且兩者與腦損傷的關系并未表現出明顯的差異，但維、漢正常人在執行語言任務時激活腦區不完全相同，維語文字的語言處理有明顯的左側功能偏側化

。近年來利用影像學技術與語言任務相結合的方法為失語癥腦功能研究提供了新方向

。為了進一步探尋維、漢語言加工處理腦區的差異性，本研究通過對維、漢BA患者執行動詞產生任務下的血氧水平依賴功能磁共振成像(blood oxygenation level dependent-functional magnetic resonance image，Bold-fMRI)檢查，研究二者的腦區激活特征，初步探討漢語和維語BA患者在語言加工過程中的差異性，為維、漢BA患者的康復治療提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2014年1月～2020年12月在我院神經內科和康復醫學科就診的BA患者及與其匹配的健康對照者共67例，其中男性37例，女性30例。均簽署知情同意書。患者組納入標準：符合第四次全國腦血管病會議制訂的腦梗死或腦出血診斷標準

，且首次發病；經標準失語癥檢查法診斷為BA；母語為維語或漢語單一語種者，此次發病前語言功能正常；年齡20～75歲；右利手；小學及以上文化程度；獲知情同意，自愿參加研究，依從性好。患者組排除標準：嚴重視力、聽力障礙者；有腦外傷史、藥物和酒精依賴史；嚴重精神或神經疾病者；MRI檢查禁忌者；嚴重構音障礙、口吃等言語障礙者；病灶累及雙側半球者。健康組納入標準：母語為維語或漢語單一語種者，語言功能正常，其余同患者組納入標準后四條。健康組排除標準：同患者組的排除標準前五條。

在描述界線時，應將具有代表性特征的走勢方向、長度以及經過的標志性地物、地勢、地貌等自然要素和人工要素均進行清晰、完整的描述，且與實際情況保持一致，整體要做到對界線的描述完整、準確、簡明、扼要。

按照研究目的分為人群組(健康組、患者組)和語言組(漢語組、維語組)，2組的一般資料比較差異無統計學意義，見表1，2。維語組患者和漢語組患者2組患者的一般資料及語言功能比較差異無統計學意義，見表3。

1.2.1 研究過程和任務 研究采用動詞產生任務，刺激為任務組塊與靜息組塊交替的組塊設計模式, 共有9次組塊序列。掃描初始的18s數據作為基線，不列入統計。首先在屏幕中央呈現一個單字名詞，時間為2s，出現“+”號后，要求受試者聯想與該名詞相關的動詞，時間為3s，任務組塊30s內完成6次任務，每次都是不同的詞，再進入靜息組塊30s。維、漢名詞內容完全相同，均為使用頻率高的名詞。研究前對受試者詳細講解研究過程并進行模擬訓練，為減少“練習效應”，模擬訓練時呈現的名詞與正式研究時的不同。實驗要求受試者以默讀形式完成任務，掃描結束后，要求受試者回憶實驗任務的執行情況，以便研究人員判斷受試者在研究中的任務完成情況。

1.2 方法

1.2.2 研究數據采集 本研究采用GE signal 3.OT超導磁共振儀掃描系統采集圖像，用8通道頭線圈接收信號。首先用3D薄層掃描序列，獲取顱腦橫軸面T1加權像，掃描參數為：TR/TE550ms/67ms，層厚1.0mm，無間隔，觀察野(FOV)240mm×240mm，矩陣320mm×192mm，從顱底到頂葉共136層。再用梯度回波平面成像(gradient-echoecho-planar imaging，GRE-EPI)序列，進行BOLD信號的數據采集，掃描參數為:TR/TE2000ms/30ms，層厚5.0mm，無間隔，翻轉角900，FOV240mm×240mm,矩陣960mm×960mm，從顱底到頂葉共25層，每層采279幀，共采集6975幅圖像，采集時間為558s。

此研究結果表示,在進行麻醉手術后,對照組患者的不良反應率50.00%,實驗組患者的不良反應率35.71%,實驗組低于對照組(p<0.05);對照組患者的術后VAS評分顯著高于實驗組,(p<0.05)。結果表明,全麻聯合硬膜外麻醉,可以減少患者術后不良反應的發生及疼痛程度,能夠雙向抑制應激性激素分泌,阻斷部分交感神經,同時硬膜外麻醉能夠阻斷胸部交感神經,引起副交感神經亢進、血管擴張、心率減慢等,有利于手術的進行。全麻聯合硬膜外麻醉相對于單純全麻鎮痛效果好,患者在術中、術后的不良反應少,提高了患者在手術中的安全性和舒適性。

2.1 人群組主效應分析 健康組與患者組相比，健康組在左側額上回、左側緣上回、左側梭狀回、左側舌回、腦干和右側中央前回激活強度大于患者組(

<0.05)，患者組沒有比健康組顯著激活的差異腦區。激活圖見圖1，激活區域的坐標及相關信息見表4。

1.2.3 數據處理與分析 影像學數據采集完畢后，基于Linux操作系統(CentOS 6.5)，運用FSL v5.0(Functional MRI of the Brain software library, FMRIB)軟件將采集的功能像數據進行處理與分析。功能數據處理流程包括以下幾個方面：①數據預處理：使用MRICroN將圖像轉換為NIFIT格式，然后使用腦提取工具將結構像數據中的皮膚與骨骼組織剝離，頭動校正、采集時間校正，將功能圖像與結構像配準，隨后標準化到標準化空間(MNI)模板，高通濾波為128Hz，再進行空間平滑(FWHM=8mm)，將預處理后的數據進行統計分析。②一般線性模型分析：采用組塊設計數據分析方法，每個組塊持續時間為30s，使用經典血液動力學反應模型(Canonical Hemodynamic Response Function, HRF)進行擬合。③組分析：由FEAT工具完成，分別進行固定效應和混合效應分析，得到主效應的對比結果。組間分析采用雙樣本Z檢驗，統計閾值設為

<0.05(FDR校正)且激活體積大于90個體素認為差異具有統計學意義。最后將2組激活圖和差異圖疊加在MNI模板上顯示，移除BA患者的損傷部位再記錄有統計學意義的團塊大小、所在腦區及其坐標(MNI)以及z值大小。

2 結果

1.3 行為學評定 在執行動詞產生任務之前對納入的研究對象進行臨床資料的收集和行為學評定，評定由課題組的2名康復治療師同時進行，以確保收集資料的準確性和真實性。對所有研究對象采集臨床信息，包括性別、年齡、教育年限等，患者組還需采集病程，頭顱CT或MRI檢查情況。于BOLD-fMRI檢查前1天對漢族失語癥患者采用漢語標準失語癥檢查法

，維語失語癥患者采用維語失語癥檢查法進行語言功能評估

。失語癥嚴重程度分級采用波士頓診斷性失語癥檢查法(Boston Diagnostic Aphasia Examination, BDAE)，利手評定使用標準利手評價量表

。

2.2 語言組主效應分析 漢語組與維語組相比，漢語組在右側扣帶回和右側頂上小葉激活強度大于維語組(

<0.05)，維語組沒有比漢語組顯著激活的差異腦區。激活圖見圖2，激活區域的坐標及相關信息見表5。

各地加油站經理反映，越來越多的顧客在加油以后會問：“你們加油站可以換油修車嗎？”“你們加油站附近有什么好玩的地方？有什么好吃的特色美食嗎？”

3 討論

3.1 人群組主效應分析 人群組的研究結果提示，動詞產生任務是由多個腦區組成的神經網絡共同參與的結果，其中左側額顳頂葉在完成該語言任務中起重要作用。這與張小峰等

、Bedny等

、Jirak等

、Tomasino等

、Crepaldi等

研究結果基本一致。此外，本研究還表明腦干參與語言加工過程，近幾年研究也證實了這一點

。有研究表明在失語癥的亞急性期

，受損的左側Broca區及鄰近區域激活范圍及程度較急性期明顯增加，可能是該區域保留了語言功能，起到了代償作用，同時可見右半球的同源區域出現激活。有學者提出Broca鏡像區本身參與語言功能，但它受到了左側Broca區的抑制，當Broca區損傷后，Broca鏡像區功能得到體現

。綜上，在本研究的人群組分析結果中，并未發現雙側Broca區及周圍區域有顯著性差異，這可能與大多數患者的病程為亞急性期有關，雙側Broca區及周圍區域已經出現了部分代償，但代償的右側Broca區激活強度尚未達到統計學差異水平。本研究中健康組和患者組都包括漢語者和維語者，結果表明右側中央前回可能在不同語言的動詞產生過程中參與了詞匯內容聯想過程。中央前回屬于運動皮質，也是重要的運動語言區。動詞產生是一項語義關聯任務，涉及早期視覺處理、內容聯想、語義匹配過程的整合、詞匯檢索及語音編碼輸出的計劃和執行

。此過程需要聯想相關的動作，從而激活運動皮質。本研究結果進一步支持了神經科學與心理學的具身認知理論

，即各種認知加工(如概念、范疇、語言、推理、判斷等)與身體的感覺-運動系統緊密聯系。Gallese等

認為語言產生過程涉及具體內容聯想，可激活與其相關動詞執行的運動皮層；Pavlova等

認為動詞語義提取過程可激活運動皮層；Argiris等

的研究表明，對動作動詞的處理可導致與該詞的動作執行所涉及的相關運動腦區有激活，中央前回參與了運動聯想過程。且右側大腦半球在空間知覺和圖像感知方面占優勢

。上述研究支持了右側中央前回可能在詞匯內容聯想過程起重要作用的推論。

羊巴氏桿菌病是養殖中很容易出現的細菌性傳染性疾病，該種疾病的發病率較快，致死率較高。日常養殖中，需要養殖戶構建完善的養殖制度，強化羊群管理，密切觀察羊群生長狀況，發現疾病后應該及時上報，確保早發現、早治療，以提高治療效果，降低經濟損失。

3.2 語言組主效應分析 語言組的研究結果說明維、漢語言加工的腦區存在差異，漢語組在動詞產生任務中激活了更多的右側腦區。這一點也證實了先前的研究結論

，即漢字加工處理比維語文字加工處理需要更多右側大腦半球的參與。有關于漢、日語言加工的研究也表明

，右側大腦半球在漢語字義處理過程起重要作用。黎元等

利用磁共振對漢字詞組語義辨別腦功能區研究的結果發現，右側扣帶回和額中回是朗讀非拼音文字的功能區，且右側扣帶回和兩側丘腦等皮層下腦區可能與漢字語義加工有關。本研究要求受試者根據屏幕上所給名詞默讀出與其相關的動詞，該過程涉及到語義匹配整合的過程。右側大腦半球在幾何圖形信息處理方面有優勢，漢字是以象形為基礎的表意文字，具有幾何意義，維語文字沒有幾何意義，故我們推測右側扣帶回可能參與漢語語義匹配整合的過程，也進一步證實漢語語義分析過程較維語更復雜。Matsuo等

利用功能磁共振成像發現右側頂上小葉在抄寫漢字任務和漢字字謎任務中被激活，認為右側頂上小葉可能參與復雜的視空間書寫任務。Machner等

發現，在結構完整的右側頂上小葉中自發神經元活動的局部減少與急性右半球腦卒中患者的空間忽略行為的嚴重程度密切相關。在本研究中，動詞產生過程涉及詞語的早期視覺處理。漢字是象形表意文字，由筆劃和部首組成，有一定的空間結構。而維語文字是線條型的拼音文字，不具有空間結構，記錄的是音素。這就導致漢語組比維語組需要更多的空間感知能力對詞語進行理解分析，進一步推測右側頂上小葉可能與漢語早期視覺處理相關。

綜上所述，完成語言功能需要額頂顳葉等多個腦區共同參與，右側中央前回可能參與了詞匯內容聯想過程。漢語和維語受試者存在不同的語言激活腦區，語言處理路徑也不盡相同，這與語言自身的特點有關。右側扣帶回和右側頂上小葉可能是漢語語言加工的特殊腦功能區。本研究在患者病程、失語嚴重程度方面存在一定不足，在后續研究中將對患者的病程、失語嚴重程度進行分層分析，并進行縱向比較，長期隨訪，進一步探討維、漢BA患者的語言通路和代償機制。

[1] Hamilton RH.Neuroplasticity in the language system: Reorganization in post-stroke aphasia and in neuromodulation interventions[J].Restorative neurology and neuroscience, 2016,34(4):467-471.

[2] 高素榮.失語癥[M].第2版，北京：北京大學醫學出版社,2006:191-192.

[3] 席艷玲,祖菲婭.吐爾迪,劉鵬,等.腦卒中后維語和漢語失語癥的語言特點及病灶部位分析[J].中華物理醫學與康復雜志,2011,33(11):819-822.

[4] 席艷玲,姜春暉,張俊然,等.維吾爾語和漢語兩種語言任務激活腦區差異性的fMRI研究[J].中華物理醫學與康復雜志,2013,35(11):847-851.

[5] 祖麗皮努爾·阿卜杜薩迪克,席艷玲,王寶蘭.維吾爾語和漢語動詞產生相關腦區的功能性磁共振成像研究[J].中華物理醫學與康復雜志,2016,38(11):830-835.

[6] 楊冰,張俊然,席艷玲,等.漢、維語動詞產生任務的腦因果效應差異研究[J].生物醫學工程研究,2017,36(4):318-321.

[7] 李曉琳,張斌龍,樊瑞文,等.詞圖語言任務在卒中后失語功能磁共振成像實驗中的刺激模式及模型研究進展[J].中國康復理論與實踐,2020,26(6):668-672.

[8] 中華神經科學會，中華神經外科學會.各類腦血管疾病診斷要點[J].中華神經科雜志，1996，29(6)：379-380.

[9] Spielmann K, van de Sandt-Koenderman WME, Heijenbrok-Kal MH, et al.Transcranial Direct Current Stimulation Does Not Improve Language Outcome in Subacute Poststroke Aphasia[J].Stroke,2018,49(4):1018-1020.

[10] Nouwens F, Visch-brink EG, van de Sandt-Koenderman MM, et al.Optimal timing of speech and language therapy for aphasia after stroke: more evidence needed[J].Expert Review of Neurotherapeutics,2015,15(8): 885-893.

[11] 張慶蘇，紀樹榮，李勝利，等.中國康復研究中心漢語標準失語癥檢查量表的信度與效度分析[J].中國康復理論與實踐，2005，11(9)：703-705.

[12] 席艷玲,楊潔,熱娜·阿不都薩拉木,等.維吾爾語失語癥檢查法的標準化研究[J].中華物理醫學與康復雜志,2015,37(07):509-512.

[13] 席艷玲,周建梅,熱娜·阿不都薩拉木,等.維吾爾語失語癥檢查法的信度研究[J].中國康復,2015,30(02):90-93.

[14] 李心天.中國人的左右利手分布[J].心理學報,1983,15(3):268-276.

[15] 張小峰，張衛國，蔡藝靈，等.腦卒中后運動性失語的功能性磁共振成像研究[J].臨床薈萃,2013,28(3):261-265+269+236.

[16] Bedny M, Caramazza A.Perception, action, and word meanings in the human brain: the case from action verbs[J].Annals of the New York Academy of Sciences,2011,1224(1): 81-95.

[17] Jirak D, Menz MM, Buccino G, et al.Grasping language--a short story on embodiment[J].Consciousness and Cognition,2010,19(3):711-20.

[18] Tomasino B, Tronchin G, Marin D, et al.Noun-verb naming dissociation in neurosurgical patients[J].Aphasiology,2019,33(12):1-23.

[19] Crepaldi D, Berlingeri M, Cattinelli I, et al.Clustering the lexicon in the brain: a meta-analysis of the neurofunctional evidence on noun and verb processing[J].Frontiers in Human Neuroscience,2013,7(6):303.

[20] Giroud N, Baum SR, Gilbert AC, et al.Earlier age of second language learning induces more robust speech encoding in the auditory brainstem in adults, independent of amount of language exposure during early childhood[J].Brain and Language,2020,207(8):104815.

[21] Antinmaa J, Lapinleimu H, Salonen J, et al.Neonatal brainstem auditory function associates with early receptive language development in preterm children[J].Acta Paediatrica,2020,109(7):1387-1393.

[22] Stockert A, Wawrzyniak M, Klingbeil J, et al.Dynamics of language reorganization after left temporo-parietal and frontal stroke.Brain[J].Brain : a journal of neurology,2020,143(3): 844-861.

[23] Saur D, Lange R, Baumgaertner A, et al.Dynamics of language reorganization after stroke[J].Brain,2006,129(6): 1371-84.

[24] Saur D, Hartwigsen G.Neurobiology of language recovery after stroke: lessons from neuroimaging studies[J].Archives of physical medicine and rehabilitation,2012,93(1): S15-25.

[25] Geranmayeh F, Brownsett SL, Wise RJ.Task-induced brain activity in aphasic stroke patients: what is driving recovery[J].Brain : a journal of neurology,2014,137(Pt 10): 2632-2648.

[26] Anglade C, Thiel A, Ansaldo AI.The complementary role of the cerebral hemispheres in recovery from aphasia after stroke: a critical review of literature[J].Brain injury,2014,28(2): 138-145.

[27] Kurland J, Reber A, Stokes P.Beyond picture naming: norms and patient data for a verb-generation task[J].American journal of speech-language pathology,2014,23(2): S259-270.

[28] Adams F.Embodied cognition[J].Phenomenology and the Cognitive Sciences,2010,9(4):619-628.

[29] Gallese V.Mirror neurons and the social nature of language: The neural exploitation hypothesis[J].Social Neuroscience,2008,3(3-4):317-333.

[30] Pavlova AA, Butorina AV, Nikolaeva AY, et al.Effortful verb retrieval from semantic memory drives beta suppression in mesial frontal regions involved in action initiation[J].Human brain mapping,2019,40(12):3669-3681.

[31] Argiris G, Budai R, Maieron M, et al.Neurosurgical lesions to sensorimotor cortex do not impair action verb processing[J].Scientific Reports,2020,10(1):523.

[32] 邱秋江,陳卓銘.右側大腦語言功能的康復設想[J].廣東醫學,2009,30(04):656-658.

[33] Hatta T.Recognition of Japanese kanji in the left and right visual fields[J].Pergamon,1977,15(4-5):685-688.

[34] 黎元,馮曉源,湯偉軍，等.漢字詞組語義辨別腦功能區定位的 fMRI研究[J].中國CT 和MRI雜志,2004,2(2):1-4.

[35] Matsuo K, Nakai T, Kato C,et al.Dissociation of writing processes: functional magnetic resonance imaging during writing of Japanese ideographic characters[J].Cognitive Brain Research,2000,9(3):281-286.

[36] Machner B, von der Gablentz J, G?ttlich M, et al.Behavioral deficits in left hemispatial neglect are related to a reduction of spontaneous neuronal activity in the right superior parietal lobule[J].Neuropsychologia,2020,138(2): 107356.