漢語加工方式對(duì)腦功能偏側(cè)化的影響

漢語加工方式對(duì)腦功能偏側(cè)化的影響

半角質(zhì)化是近一半世紀(jì)以來的研究中的一個(gè)重要課題之一。大量針對(duì)西方拼音文字的研究已經(jīng)得出較為一致的結(jié)果,即左側(cè)大腦半球是語言加工的優(yōu)勢(shì)半球。但對(duì)漢字加工的偏側(cè)化模式還存在很大爭(zhēng)議,實(shí)驗(yàn)結(jié)果也很不一致。導(dǎo)致這些不一致結(jié)果的可能原因有:一是可能由于漢字詞具有較強(qiáng)的圖形特征,使右半球更多地參與;二是偏側(cè)化的神經(jīng)機(jī)制與任務(wù)性質(zhì)有關(guān)。為解決以上這些問題,本實(shí)驗(yàn)采用同質(zhì)的漢語名詞作為刺激材料,但要求被試完成兩種不同的任務(wù)。一種任務(wù)是詞匯命名,默讀視覺呈現(xiàn)的名詞;另一種是詞匯產(chǎn)生任務(wù),聯(lián)想與視覺呈現(xiàn)名詞相關(guān)的動(dòng)詞。前者為淺層的形音匹配,后者以深度的語義加工為主,兩種任務(wù)分別考察漢語加工的兩個(gè)方面。1數(shù)據(jù)和方法1.1右利手的性別13名健康志愿者,其中女10名,男3名,年齡18~23歲,均為中文版標(biāo)準(zhǔn)問卷確定的右利手,母語為漢語,無精神神經(jīng)病史,無色盲或色弱等。均自愿參加本實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)前簽訂知情同意書。1.2目標(biāo)函數(shù)和刺激材料為雙字的回復(fù)形式,引起振動(dòng)詞2.采用組塊設(shè)計(jì),兩種任務(wù):詞匯命名任務(wù),看到屏幕中間呈現(xiàn)的漢語雙字詞,又快又準(zhǔn)的在心里默念出來;動(dòng)詞產(chǎn)生任務(wù),看到屏幕中間呈現(xiàn)的漢語雙字詞,又快又準(zhǔn)的在心里默念出一個(gè)與呈現(xiàn)名詞相關(guān)的雙字動(dòng)詞。對(duì)照任務(wù)是要求被試注視屏幕中間的十字。采用的刺激材料均為漢語雙字具體名詞48個(gè),頻詞為每百萬詞50~1000。刺激呈現(xiàn)500ms,間隔2500ms,每種條件持續(xù)呈現(xiàn)60s,然后是20s的控制任務(wù),刺激材料經(jīng)過隨機(jī)化處理。1.3全腦分辨解剖測(cè)定采用SiemensSONATA1.5T磁共振儀進(jìn)行圖像采集。在掃描過程中,被試的枕部襯墊硬海綿墊,以限制其頭部運(yùn)動(dòng)。功能像掃描:采用對(duì)血氧水平變化敏感的T2*加權(quán)的梯度回波-回波平面成像脈沖序列(EPI)。參數(shù)如下:TR=2s,TE=60ms,FOV=220mm×220mm,flipangle=90°,Matrix=64×64,層厚=5mm,間距=1.5mm。20層連續(xù)軸位掃描以覆蓋全腦。解剖像掃描:使用T1加權(quán)的快速旋轉(zhuǎn)回波(SE)脈沖序列(TR=447ms,TE=15ms,flipangle=90°,FOV=220×220,Matrix=256×256)采集解剖像,掃描位置與功能像相同。解剖像提供了全腦高分辨率的解剖定為依據(jù)。三維結(jié)構(gòu)像掃描:為了便于空間標(biāo)準(zhǔn)化,還采用快速低角度射頻脈沖序列(FLASH)進(jìn)行無間隔三維全腦掃描(TR=30ms,TE=1.17ms,flipangle=35°,FOV=325×325,Matrix=192×256,層厚=1.3mm)。1.4數(shù)據(jù)分析1.4.1功能像變化率的計(jì)算首先對(duì)功能像進(jìn)行頭動(dòng)校正,并對(duì)圖像進(jìn)行各向同性高斯平滑(FWHM=5mm),然后計(jì)算功能像的信號(hào)變化率,對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。最后把功能像與三維全腦結(jié)構(gòu)像對(duì)齊和空間標(biāo)準(zhǔn)化,并在該標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)體系內(nèi)以3mm×3mm×3mm的體積單元進(jìn)行重新采樣。1.4.2任務(wù)腦激活模式利用反卷積對(duì)個(gè)體的功能像進(jìn)行分析。首先將全模型與每個(gè)像素點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行多重回歸分析。由最小二乘法得到回歸的擬合曲線,并進(jìn)行F檢驗(yàn)得到多個(gè)被試的腦平均激活圖(F=60,P=6×10-11),分別得到動(dòng)詞產(chǎn)生任務(wù)和名詞命名任務(wù)腦激活模式。劃定左右半球皮層興趣區(qū),計(jì)算兩種任務(wù)左右半球的激活體積變化及一側(cè)化指數(shù)的變化。一側(cè)化指數(shù)計(jì)算公式如下:LI=(L-R)/(L+R)。公式中,L代表左側(cè)半球某腦區(qū)的激活體素的體積,R代表右側(cè)相應(yīng)區(qū)域激活體素的體積。LI如果大于0提示該功能左半球占優(yōu)勢(shì),如果小于0則提示右半球優(yōu)勢(shì)。2主要腦區(qū)偏側(cè)化指數(shù)比較詞匯命名主要激活左側(cè)梭狀回(BA37)、雙側(cè)舌回(BA19)、右側(cè)島葉、左側(cè)初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)(BA4)、雙側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)(BA6)和雙側(cè)小腦。而動(dòng)詞產(chǎn)生主要激活左側(cè)額下回(BA45、BA47)、左側(cè)額中回(BA46、BA9、BA6)、左側(cè)顳上回(BA22)、右側(cè)顳上回(BA38)、扣帶回前部、楔前葉(BA7)和右側(cè)小腦等區(qū)域。為了定量地比較兩種任務(wù)腦功能偏側(cè)化的差異,我們進(jìn)一步計(jì)算各主要腦區(qū)的偏側(cè)化指數(shù)。結(jié)果顯示:詞匯命名任務(wù)左側(cè)額葉和小腦的激活體積稍大于右側(cè)半球相應(yīng)區(qū)域,而頂葉、顳葉和枕葉相反。從總體上看,詞匯命名任務(wù)的激活更傾向于雙側(cè)化分布。而動(dòng)詞產(chǎn)生任務(wù)時(shí)的額葉和顳葉激活則呈現(xiàn)明顯的左側(cè)化,頂葉和枕葉的激活右半球占優(yōu)勢(shì)。3非語言因素的引起的加工本實(shí)驗(yàn)采用fMRI直接比較了在進(jìn)行詞匯命名和動(dòng)詞產(chǎn)生兩種漢語加工任務(wù)時(shí)兩半球加工模式的差異。結(jié)果顯示,采用相同的漢語刺激材料時(shí),詞匯命名任務(wù)需要兩半球共同參與;而動(dòng)詞產(chǎn)生任務(wù)以大腦左側(cè)為優(yōu)勢(shì)。詞匯命名任務(wù)激活雙側(cè)半球,這可能是由于漢字具有較強(qiáng)的圖形特征,且詞匯命名任務(wù)更多地涉及形音轉(zhuǎn)換,導(dǎo)致在視覺空間信息的整合加工中有重要作用的右半球更多地參與了漢字整體加工。漢語形音轉(zhuǎn)換的雙側(cè)化機(jī)制目前尚未闡明。雖然一些研究發(fā)現(xiàn)右半球具有一定的字形及語音加工功能,如Pugh等神經(jīng)成像的結(jié)果也發(fā)現(xiàn),被試在閱讀過程中,其右半球上某些特定區(qū)域會(huì)顯著地激活,但裂腦人的右半球卻幾乎沒有這些功能。一些非語言因素在語言加工中也會(huì)對(duì)偏側(cè)化產(chǎn)生作用,如任務(wù)難度和情緒狀態(tài)的影響。本實(shí)驗(yàn)同時(shí)考察了動(dòng)詞產(chǎn)生任務(wù)的腦激活模式及功能偏側(cè)化,發(fā)現(xiàn)左側(cè)額葉(BA45、47、9)和顳葉(BA22)的激活顯著強(qiáng)于右側(cè)的相同區(qū)域,呈現(xiàn)明顯的功能左側(cè)化;而頂葉和小腦表現(xiàn)出明顯的右側(cè)化。左側(cè)BA47及BA22的激活被認(rèn)為與語義加工有關(guān)。Poldrack和Fiez曾提出左側(cè)額葉存在功能分離,其中后部/背側(cè)相當(dāng)于BA44/45區(qū),負(fù)責(zé)語音加工,而前部/腹側(cè)相當(dāng)于BA45/47區(qū),負(fù)責(zé)語義加工。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與這一理論吻合。Tan等的一系列研究,BA9在漢語加工中有顯著激活,這個(gè)模式在英文的加工中很少有報(bào)告。Tan認(rèn)為這腦區(qū)可能與漢字閱讀有重要關(guān)系,同時(shí)一些研究也都發(fā)現(xiàn)額中回在漢語加工中的激活。然而,有研究對(duì)此結(jié)論有不同看法。他們比較了閱讀漢字和拼音時(shí)的腦激活,發(fā)現(xiàn)漢字加工時(shí)左側(cè)額中回(BA9/46區(qū))沒有明顯激活,相反,拼音加工任務(wù)時(shí)該區(qū)域有顯著激活。有關(guān)BA9在中文加工中的認(rèn)知機(jī)制,還有待進(jìn)一步研究。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)頂葉(BA7)及枕葉的激活表現(xiàn)出右側(cè)化趨勢(shì),這與Tan的研究結(jié)果基本一致。有研究者認(rèn)為右枕葉