脑卒中后维吾尔语、汉语运动性失语患者动词产生的脑激活区对比研究

祖合热·肉孜，孟诗凯，马晓婷，席艳玲，4*

1 新疆医科大学第一附属医院，新疆乌鲁木齐 830011；

2 江苏师范大学语言科学与艺术学院，江苏徐州 221116；

3 江苏工程职业技术学院，江苏南通 226006；

4 上海市浦东新区光明中医医院，上海200120

失语症是因大脑损伤引起的获得性语言障碍，它可由多种脑部疾病引起，脑卒中后失语症的发病率为21%～38%［1］。运动性失语是失语症常见的类型。据研究报道，失语症患者对特定的词汇类别存在选择性加工障碍，而运动性失语患者动词产生难于名词［2］。动词是语言构成中最基本和使用最频繁的词类，因而动词特异性损伤的患者往往可表现出明显的语言障碍。研究表明动词的训练有助于改善失语症患者的语言功能［3］。动词加工的神经机制可能是由额叶、颞叶、枕叶、舌回和扣带回等大脑区域协同完成的多层次网络，损伤网络的任何组成部分，都会影响动词的加工［4］。研究动词加工的神经机制，将有助于优化对症治疗方案及制定行之有效的康复措施，对失语症的康复治疗方案具有重要的指导意义。维吾尔语（简称维语）和汉语在形、音、义等语言特点上有较大的差异，这种差异可能会导致两者神经表征和语言产生机制的不同。本研究采用血氧水平依赖的功能磁共振成像（blood oxy‐genation level dependent-functional magnetic reso‐nance image，Bold-fMRI）比较维语和汉语运动性失语患者在执行动词产生任务时的脑激活区，有助于了解维语、汉语动词产生的共同和独特神经机制，在临床上为维语、汉语失语症患者的针对性言语训练和神经调控治疗靶点的选择提供依据，同时也为维语、汉语失语症患者语言损伤层级的精准评估提供重要资料。

1 临床资料

1.1 病例选择标准

1.1.1 患者组纳入标准 ①符合《中国各类主要脑血管病诊断要点2019》［5］，且首次发病；②汉语患者经汉语标准失语症检查法［6］，维语患者经维语版失语症检查法［7］评估语言功能并确定为运动性失语；③母语为维语或汉语单一语种者，此次发病前语言功能正常；④年龄20～75 岁；⑤右利手；⑥小学及以上文化程度；⑦获知情同意，自愿参加试验，配合检查、依从性好。

1.1.2 健康组纳入标准 ①母语为维语或汉语单一语种者，语言功能正常；②年龄20～75 岁；③右利手；④小学及以上文化程度；⑤获知情同意，自愿参加试验，配合检查、依从性好。

1.1.3 患者组排除标准 ①视力、听力明显障碍者；②明显认知障碍、精神神经疾病、脑创伤、药物和酒精依赖史者；③MRI检查禁忌者；④构音障碍、口吃等言语障碍者；⑤病灶累及双侧半球者。

1.1.4 健康组排除标准 ①视力、听力明显障碍者；②明显认知障碍、精神神经疾病、脑创伤、药物和酒精依赖史者；③MRI检查禁忌者；④构音障碍、口吃等言语障碍者。

1.2 一般资料

选取新疆医科大学第一附属医院康复医学科2018年9月—2020年9月住院治疗的脑卒中后运动性失语患者31 例，维语患者组15 例，汉语患者组16 例。同期招募与患者组民族、性别、年龄和受教育年限相匹配的健康志愿者36例，维语和汉语健康组各18 例。2 组健康组一般情况比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。2 组患者组一般情况和病变部位比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。本研究方案经新疆医科大学第一附属医院伦理委员会审核批准（20160218-36），所有受试者均签署知情同意书。

表1 健康组和患者组一般情况比较Table 1 Comparison of general data between healthy and patient groups

表2 2组患者组一般情况和病变部位比较Table 2 Comparison of general data and lesion sites between two patient groups

2 方法

2.1 试验方法

2.1.1 试验前准备 于试验前1 天采用维语、汉语标准失语症检查法对患者进行语言行为学测评，包括口语表达（信息量、流利性、系列语言、复述、命名：名词和动词）、听理解（是否题、听辨认、口头指令）、阅读（视读、听字辨认、字画匹配、读指令执行、填空）及书写（姓名地址、抄写、听写、系列书写、看图书写、自发书写）。采用波士顿诊断性失语症检查（Boston diagnostic aphasia examination，BDAE）严重程度分级进行失语程度评定。利手评定使用标准利手评价量表［8］。采用简易精神状态检查（Minimental State Examination，MMSE）量表进行认知功能筛查。试验前详细介绍该试验的设计原理、目的和意义，就试验可能发生的一些干扰因素及如何配合进行详细讲解，并进行模拟训练，即完成试用版语言任务，使其熟悉整个试验过程，减少紧张、焦虑等情绪对试验造成的影响，最终确定受试者配合并能够顺利完成试验。为了减少“练习效应”，模拟训练时呈现的名词与正式试验时的不同。受试者取仰卧位，用海绵填塞头部和线圈之间的空隙，嘱受试者在试验过程中保持身体静止不动，均匀呼吸，注视显示屏中央并保持头部不动。试验中要求受试者以默读形式完成任务。

2.1.2 试验方案 试验任务采用视觉呈现的方式，任务采用组块设计模式，扫描初始的18 s 是采集信号数据作为基线，数据并不列入统计，之后进入9次的组块序列，每次组块序列1 min，首先在屏幕中央呈现一个单字名词，时间为2 s，然后注视屏幕中央的“+”号，与此同时要求受试者联想与该名词相关的动词，时间为3 s，在任务组块的30 s 内，完成6 次动词产生的任务，每次都是不同的词，然后进入静息组块30 s。汉语组受试者采用汉语，维语组受试者采用维语，内容完全相同，且均为使用频率高的名词。如汉语名词为“饭”；维语名词为“。完成试验后，要求受试者报告在磁场环境中的情绪状态，并要求回忆试验任务的执行情况，通过即时反馈判断受试者在试验中的任务完成情况。

2.2 检测方法

本研究采用GE signal 3.OT 超导磁共振仪扫描系统采集图像，用8 通道头线圈接收信号。首先用3D 薄层扫描序列，获取颅脑横轴面T1 加权像，扫描参数为：TR/TE 550 ms/67 ms，层厚1.0，无间隔，观察野240×240，矩阵320×192，从颅底到顶叶共136 层。再用梯度回波平面成像（gradient-echo echo-planar imaging，GRE-EPI）序列，进行Bold 信号的数据采集，扫描参数为：TR/TE 2000 ms/30 ms，层厚5.0，无间隔，翻转角900，观察野240×240，矩阵960×960，从颅底到顶叶共25 层，每层采279 帧，共采集6 975幅图像，采集时间为558 s。

2.3 数据处理

数据采集完毕后，基于Linux操作系统，运用FSL v5.0（Functional MRI of the Brain software library，FMRIB）软件将采集的功能数据进行处理与分析。数据处理步骤为：①数据预处理，利用MRICroN 进行预处理包括用BET工具（brain extraction tool）将结构像数据中的皮肤与骨骼组织剥离，并进行头动校正和时间校正，然后将功能图像与结构像配准，随后标准化到蒙特利尔神经病学研究所（Montreal Neurological Institute，MNI）的模板上，高通滤波为128 Hz，再进行空间平滑（FWHM＝8），完成数据预处理后进行统计分析。②个体水平一般线性模型分析，采用组块设计数据分析方法，每个组块持续时间为30 s，采用经典血液动力学反应模型（hemody‐namic response function，HRF）进行拟合，对单个条件完成建模分析，并以将单个被试内不同run 的数据进行叠加平均。③组间分析，由有限元分析工具（FEAT）完成，得到4组的对比结果。

2.4 统计学方法

使用SPM 8.0 软件对数据进行统计分析。组内比较均采用单样本t检验，组间比较采用双因素方差分析，以语种和失语2 个因素对4 组进行全脑水平交互作用分析，然后在交互作用显著的脑区进行简单效应分析，得到各2组间脑激活区的对比结果，统计阈值设为P＜0.05（Alphasim 校正），激活体积阈值设为90 个体素。最后将交互作用激活图叠加在MNI模板上，记录有统计学意义的团块大小、所在脑区及其坐标（MNI）以及Z值大小。

3 结果

3.1 2组患者组语言行为学测评比较

维语和汉语患者组在复述、命名、听理解、阅读、书写评分和BDAE分级方面比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。见表3。

表3 2组患者组语言行为学测评比较Table 3 Comparison of language behavior assessment between two patient groups

3.2 4组脑激活区比较

双因素方差分析结果显示，4 组脑激活区比较在两侧枕叶外侧、额中回、中央前回、颞上回和额眶回的交互作用差异具有统计学意义（P＜0.05）。脑激活区情况见图1，具体脑激活区的坐标及相关信息见表4。

图1 4组交互作用脑激活图Figure 1 Brain interaction activation image of four groups

表4 4组交互作用脑激活区坐标及相关信息Table 4 Brain interaction activation areas of four groups and related information

3.3 2组脑激活区比较

在交互作用显著的脑区简单效应分析结果显示：维语健康组在双侧额中回的激活强度大于维语患者组，差异具有统计学意义（P＜0.05）；在中央前回和左侧枕叶外侧的激活强度方面差异无统计学意义（P＞0.05）。汉语健康组在中央前回和左侧枕叶外侧的激活强度显著大于汉语患者组，差异具有统计学意义（P＜0.05）；在双侧额中回的激活强度方面差异无统计学意义（P＞0.05）。维语健康组和汉语健康组、维语患者组和汉语患者组分别进行比较，简单效应差异无统计学意义（P＞0.05）。见表5。

表5 简单效应检验脑激活区的坐标及相关信息Table 5 Brain simple effect activation areas and related information

4 讨论

失语症患者对特定的词汇类别表现出选择性认知加工障碍，提示心理语言学词典的组成成分（形、音、义、句法等）可能是按照不同词汇类别构建的，意味着每个词汇类别可能都有不同的神经机制。尽管，目前对失语症患者词类特异性损伤的临床表现模式及神经机制还不是很明确，但有研究报道词汇范畴训练有助于改善失语症患者的语言功能［3］。提示对失语症患者的语言训练要进行范畴化，对动词加工障碍的患者进行动词或动作类信息的训练，可以更加有效改善患者的语言功能。动词产生是参与者根据所呈现的名词联想动词的过程，属于动词加工的产出阶段。维语文字和汉字不仅在构字因素，而且在字形、音、义等方面也有十分显著的差异。以往研究表明维语和汉语正常人动词产生激活的脑区也不完全相同［9］。因此本研究采用Bold-fMRI 比较维语、汉语运动性失语患者和维语、汉语健康志愿者在执行动词产生任务时的脑激活区，结果发现，4 组在两侧枕叶外侧、额中回、中央前回、颞上回和额眶回有显著的交互作用，说明动词产生的神经机制会因语言种类不同和是否有失语症而有所差别。

简单效应分析表明，在母语为维语的健康组和患者组的对比中，发现健康组在双侧额中回的激活强度显著大于患者组，而汉语健康组和患者组的对比中差异无统计学意义，提示双侧额中回在维语动词产生中起重要作用。有学者认为，Broca区不仅包括左侧额下回盖部，还包括额中回等其他额叶脑区，共同参与词汇提取、语义处理和语音加工过程［10］。SHAPIRO 等［11］应用Bold-fMRI 研究涉及英文文字形态加工的脑区时发现，额中回在动词形态变化过程中的激活强度大于名词形态变化过程的强度，证明了额中回与动词的形态加工相关。HA‐VAS 等［12］研究发现，对母语为英语的健康人在左侧额中回进行重复经颅磁刺激会导致动词的加工障碍，而对名词的加工没有影响，相比之下，刺激左侧额下回时对名词和动词产生的影响相同，他们认为左侧额中回在处理与动词有关抽象语法（形态学）信息中起重要作用，而左侧额下回在将形态特征转换为语音信息中起重要作用。在拼音文字中，形态学指的是字母如何构成单词，即运用词头和词尾构成不同类别的新词［13］。本研究要求受试者根据名词联想动词，通常要经过视觉分析、词汇检索、词汇选择、语法编码（赋予动词的形态-句法特征）和语音编码输出等一系列信息加工处理过程。维语与英文一样是拼音文字，其大部分动词由动词词根或词缀与非动词如名词、形容词等复合而成，形态变化极其丰富［14］。阿布都克力木等［15］用事件相关电位研究维语形态加工的认知神经机制时发现，被试加工形态复杂词时与英语动词加工时一样出现了N400效应，他们认为维语的形态加工机制与英语的相同。因此本研究进一步证明了额中回在拼音文字动词形态加工中的重要作用。

对比母语为汉语的健康组和患者组时发现，健康组在中央前回和左侧枕叶外侧的激活强度显著大于患者组，而维语健康组和患者组的对比中差异无统计学意义，提示中央前回和左侧枕叶外侧在汉语动词产生中起重要作用。中央前回属于运动皮质，也是重要的运动语言区，其在动词产生任务中的显著激活支持了神经科学与心理学的具身认知理论［16］，即各种认知加工与身体的感觉-运动系统紧密联系，若一个与身体动作相关的动词（例如“吃饭”）和身体运动频繁地共同出现，可能会使外侧裂附近的神经元与运动区神经元形成一个功能单元，从而出现共同激活。本研究要求参与者联想的动词与动作相关，动词产生过程中可能会联想相关的动作，从而激活了运动皮质。此外，有研究报道中央前回参与语音加工［17］，以及和复杂音节的处理有关［18］。本研究要求被试以默读的形式完成任务，被试需要默读呈现的单字名词，然后组合相关的动词，因此在执行任务时需要语音处理过程，从而激活了中央前回。中央前回在动词产生任务中的明显激活也合理地解释了用经颅直流电刺激或经颅磁刺激技术刺激中央前回，能改善非流畅性失语症患者动词产生能力［19-20］的原因。

枕叶为视觉皮质中枢，左侧枕叶与文字阅读相关，右侧枕叶与视空间加工相关［21］。SHAN 等［22］报道，左侧枕叶外侧负责汉字的字形加工，该区损伤的患者丧失了通过视觉获取词汇的能力。张劼等［23］发现，左侧枕叶外侧在汉字字形辨认中的激活强度大于英文文字。此外，韩聪［24］发现左侧枕叶外侧在汉语单字词音判断任务中显著激活，认为左侧枕叶外侧在汉语语音加工中起重要作用。本研究以汉语名词为试验材料，通过视觉方式呈现，参与者首先要对给予的名词进行字形辨认，才能从大脑的词汇库中提取出名词的读音。因此，左侧枕叶外侧的显著激活提示其可能在汉字字形辨认和语音提取过程中起重要作用。

综上所述，本研究结果表明，语言种类和失语都会影响大脑动词产生的神经机制。动词产生过程涉及语音、语义和形态加工过程，负责加工这些信息的脑区有重叠，也有其独特的部分。除额叶、颞叶外，大脑中诸如运动皮质、枕叶等区域也参与了动词产生过程，这些脑区的损伤或其与左侧语言脑区的连接中断都会导致动词产生障碍。由于本研究样本量有限，未能对患者进行不同时期和不同病变部位的分层研究，今后会进一步扩大样本量进行更加细致的研究。