神經(jīng)語言學(xué)的方法

1、 名動(dòng)兩重分離（double dissociation）現(xiàn)象：大腦左半球下額葉區(qū)（left inferior frontal regions）受損的病人動(dòng)詞的腦加工機(jī)制受損，表現(xiàn)出動(dòng)詞提取困難，而名詞提取保持相對完好；而前顳葉區(qū)（anterior temporal regions）受損的病人則是名詞的腦加工機(jī)制受損，表現(xiàn)出名詞提取困難，而動(dòng)詞提取保持相對完好（Miceli et al., 1984） 。 名詞和動(dòng)詞的神經(jīng)語言學(xué)研究是針對腦損傷病人的名詞和動(dòng)詞的兩重分離現(xiàn)象展開的。 Elizabeth Bates et al.（1991）開展過漢語名動(dòng)分離的神經(jīng)語言學(xué)研究。靜態(tài)腦成像：CT（計(jì)算

2、機(jī)斷層掃描）MRI（磁共振成像）動(dòng)態(tài)腦成像：PET（正電子發(fā)射斷層掃描）Optical imaging（光成像）fMRI（功能性核磁共振成像）MEG（腦磁圖）TMS（經(jīng)顱磁刺激）ERP（事件相關(guān)電位）分子遺傳學(xué)技術(shù)基因 CT（computed tomography），是電子計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描的簡稱，于20世紀(jì)70年代用于臨床，是一種功能齊全的病情探測儀器。 根據(jù)人體不同組織對X線的吸收與透過率的不同，應(yīng)用靈敏度極高的儀器對人體進(jìn)行測量，然后將測量所獲取的數(shù)據(jù)輸入電子計(jì)算機(jī)，電子計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，就可攝下人體被檢查部位的斷面或立體的圖像，發(fā)現(xiàn)體內(nèi)任何部位的細(xì)小病變。 Jonathan D

3、. Rohrer, William D. Knight, Jane E. Warren, et al. Word-finding difficulty: a clinical analysis of the progressive aphasias. Brain, 2008,131(Pt1):8-38 MRI（Magnetic Resonance Imaging ），即磁共振成像。 MRI是一種影像學(xué)診斷技術(shù)，于20世紀(jì)80年代應(yīng)用于臨床。MRI的原理是，原子核位于磁場中時(shí)，其內(nèi)部的質(zhì)子自旋產(chǎn)生磁矩作用，如用一與它運(yùn)動(dòng)頻率相同的射頻脈沖來激發(fā)原子核，則原子核產(chǎn)生共振效應(yīng)，即為磁共振。 臨床上，

4、MRI的圖像是通過受檢人體內(nèi)氫原子核中的質(zhì)子而得到。氫原子在人體內(nèi)分布廣，因正常器官和組織與病變組織間的密度有差異，故顯示出不同的圖像，臨床上可據(jù)其作出診斷。MRI對大腦、脊柱、肝、胰等實(shí)質(zhì)性器官的腫瘤有極高的診斷價(jià)值，能從不同角度成像，且沒有放射線的危害。 作為近期清晰成像（高分辨率）的代表，MRI在言語障礙的神經(jīng)語言學(xué)研究中主要用于腦解剖結(jié)構(gòu)分析，如失語癥患者的病灶定位，阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥的腦形態(tài)學(xué)鑒定等。 PET（Positron Emission Tomography），正電子發(fā)射斷層掃描。 PET的依據(jù)是一些放射性同位素標(biāo)記的分子（如含18F的脫氧葡萄糖FDG）能正常地參加腦

5、細(xì)胞的新陳代謝。這些同位素發(fā)射正電子，正電子不穩(wěn)定，易與負(fù)電子撞擊而湮滅，湮滅所生能量以兩束反向-射線方式釋放。測量這兩束-射線的量，即可知該標(biāo)記同位素分子的含量，從而作為該部位功能活動(dòng)是否增強(qiáng)的標(biāo)記。以此來觀察腦內(nèi)動(dòng)態(tài)過程。Fig. 2 (A) Decreases (in red) and increases (in blue) of grey matter in dyslexics versus controls, superimposed on a 3D rendering of the mean grey matter image of the dyslexic subjects. (

6、B) Decreases (in red) of white matter in dyslexics versus controls, superimposed on a 3D rendering of the mean grey matter image of the dyslexic subjects. G. Silani, U. Frith, J.-F. Demonet, F. et al. Brain abnormalities underlying altered activation in dyslexia: a voxel based morphometry study. Bra

7、in, 2005,128:2453-2461. 用腦功能近紅外反射光譜儀（Near-Infrared Reflectance Spectroscopy，NIRS）測量大腦皮質(zhì)局部氧合血紅蛋白(HbO2)和脫氧血紅蛋白(Hb)含量，以觀察腦內(nèi)動(dòng)態(tài)過程。 其中，近紅外光譜介于可見光譜區(qū)與中紅外譜區(qū)之間，譜區(qū)范圍波長為7002500nm。Figure 2. A, Typical example of the most common pattern of NIRS parameter change in the normal subjects during naming task. B, Typica

8、l example of the most frequent pattern of NIRS parameter change in the aphasic patients during the task.Kaoru Sakatani, DMSc, Yuxiao Xie, et al. Language-Activated Cerebral Blood oxygenation and Hemodynamic Changes of the Left Prefrontal Cortex in Poststroke Aphasic Patients: A Near-Infrared Spectro

9、scopy Study. Stroke,1998,29(7):1299-1304. fMRI（functional Magnetic Resonance Imaging），功能性磁共振成像。 磁場能使處于其中的物質(zhì)磁化，后者形成附加磁場，對原磁場產(chǎn)生影響。有的物質(zhì)形成的附加磁場方向與外磁場方向相同，稱順磁質(zhì)，如脫氧血紅蛋白順磁質(zhì)，如脫氧血紅蛋白。有的物質(zhì)形成的附加磁場方向與外磁場方向相反，稱抗磁質(zhì)，如氧合血紅蛋白抗磁質(zhì)，如氧合血紅蛋白。 fMRI的依據(jù)是磁共振（MR）信號的血氧水平依賴性（blood oxygenation-level dependent, BOLD）。腦活動(dòng)時(shí)代謝旺盛，局部腦

10、血流增加、氧合血紅蛋白增加過剩，超過了代謝消耗氧的需要，結(jié)果靜脈中氧合血紅蛋白比例增加，脫氧血紅蛋白比例減少。前者具有抗磁性，后者具有順磁性，其比例變化會(huì)改變MR信號。 fMRI測量的主要就是靜脈中靜脈中二者比例變化產(chǎn)生的MR信號變化。經(jīng)計(jì)算，可觀察腦內(nèi)動(dòng)態(tài)變化。Walter J.B. van Heuven, Herbert Schriefers1, Ton Dijkstra and Peter Hagoort. Language Conflict in the Bilingual Brain. Cerebral Cortex, Advance Access published April 1

11、8, 2008.Figure 3. Dutch-English bilingual brain activations showing greater activations for interlingual homographs than for English control words in (A) ELD task, and (B), the GLD task. 人腦在進(jìn)行認(rèn)知活動(dòng)時(shí)，其磁場變化是伴隨其電場變化同時(shí)產(chǎn)生的，從電場變化中檢測出的電信號是腦電，從磁場變化中檢測出的磁信號是腦磁，記錄的腦磁信號稱為腦磁圖（magnetoencephalogram, MEG）。 腦磁場是很微弱的

12、，數(shù)量級為101000 fT（1fT=10-15T，是地球磁場的10-810-9 ，即1億10億分之一，只有用高靈敏度的超導(dǎo)磁強(qiáng)計(jì)才能探測到。這項(xiàng)工作，首次由S.J.Williamson等人于1981年完成。Liina Pylkknen, Rodolfo Llins, and Gregory L. Murphy. The Representation of Polysemy: MEG Evidence. J Cogn Neurosci., 2006,18(1): 97-109.Figure 2.Sample data illustrating one participants response

13、 to all critical trials and source solutions time window by time-window. The left column shows activity in all 148 sensors. Component specific source solutions were created for all time-points indicated by the cursor. The middle column shows the magnetic field maps at the time points of the cursor a

14、nd the dipole localizations of the activity. The right column shows activity over time in the modeled sources.transcranial magnetic stimulation ） 1990年前后，倫敦醫(yī)院一位醫(yī)生出于治療目的，給病人頭上安放磁鐵刺激，誘發(fā)運(yùn)動(dòng)反射，觀察到病人大姆指抽搐不已。 近年已用于臨床和以人為被試的科學(xué)研究。其作用原理較簡單。把一絕緣線圈放在特定部位的頭皮上，當(dāng)線圈中有電流通過時(shí)，就有磁場產(chǎn)生，發(fā)出短磁脈沖(brief magnetic pulses)，后者無衰減

15、地透過頭皮和顱骨，進(jìn)入皮質(zhì)表層數(shù)厘米并產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而抑制或興奮神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)。 研究發(fā)現(xiàn)，不同頻率、不同強(qiáng)度等不同參數(shù)的rTMS對皮質(zhì)有相反的作用，有的刺激提高大腦皮質(zhì)的興奮性，有的刺激抑制皮質(zhì)的活動(dòng)。治療。代替抗抑郁癥藥物，療效較好；改善帕金森癥、多發(fā)性硬化、痙攣疼痛癥狀?？茖W(xué)研究。主要利用其抑制作用，即暫時(shí)性地停止該部位的正常電流變化，以達(dá)到對腦細(xì)胞進(jìn)行抑制的作用。已見報(bào)道的研究有語言、視覺、記憶、運(yùn)動(dòng)。例如，每10ms發(fā)一個(gè)脈沖，當(dāng)該部位起作用的時(shí)刻到達(dá)時(shí)，實(shí)驗(yàn)指標(biāo)發(fā)生變化，即可較準(zhǔn)確地定時(shí)。有的配合腦功能成像（fMRI等）確定位置，再行刺激以提高定位精度。Figure 1.Moto

16、r excitability during speech perception. A) Data from stimulation of the left primary motor face area in a single subject when listening to speech, listening to non-verbal sounds, viewing speech, and viewing eye movements. EMG recordings from individual trials are superimposed and the dotted line in

17、dicates the time of stimulation. The horizontal bar represents 10msec and the vertical bar 0.5mV. Joseph T. Devlin and Kate E. Watkins. Stimulating Language: Insights from TMS. Brain, 2007, 130(Pt 3): 610-622.Fig.1.C) The relation between regional cerebral blood flow in Brocas area and the size of t

18、he MEP evoked by single pulse TMS over the mouth region of primary motor cortex (left panel). On the right, an activation map showing the anatomical location of the significant positive relationship illustrated in the graph. 事件相關(guān)電位（ERP, event-related potentials）的定義：當(dāng)外加一種特定的刺激，作用于感覺系統(tǒng)或腦的某一部位，在給予刺激或撤消刺激時(shí)，以及當(dāng)某種心理因素出現(xiàn)時(shí)在腦區(qū)所產(chǎn)生的電位變化。ERP提取原理（修改自Hillyard and Kutas,1983） 1990年，有研究報(bào)道KEs大家族，這個(gè)