漢語加工方式對腦功能偏側化的影響

漢語加工方式對腦功能偏側化的影響

半角質化是近一半世紀以來的研究中的一個重要課題之一。大量針對西方拼音文字的研究已經得出較為一致的結果,即左側大腦半球是語言加工的優(yōu)勢半球。但對漢字加工的偏側化模式還存在很大爭議,實驗結果也很不一致。導致這些不一致結果的可能原因有:一是可能由于漢字詞具有較強的圖形特征,使右半球更多地參與;二是偏側化的神經機制與任務性質有關。為解決以上這些問題,本實驗采用同質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。一種任務是詞匯命名,默讀視覺呈現(xiàn)的名詞;另一種是詞匯產生任務,聯(lián)想與視覺呈現(xiàn)名詞相關的動詞。前者為淺層的形音匹配,后者以深度的語義加工為主,兩種任務分別考察漢語加工的兩個方面。1數據和方法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,均為中文版標準問卷確定的右利手,母語為漢語,無精神神經病史,無色盲或色弱等。均自愿參加本實驗,實驗前簽訂知情同意書。1.2目標函數和刺激材料為雙字的回復形式,引起振動詞2.采用組塊設計,兩種任務:詞匯命名任務,看到屏幕中間呈現(xiàn)的漢語雙字詞,又快又準的在心里默念出來;動詞產生任務,看到屏幕中間呈現(xiàn)的漢語雙字詞,又快又準的在心里默念出一個與呈現(xiàn)名詞相關的雙字動詞。對照任務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,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,刺激材料經過隨機化處理。1.3全腦分辨解剖測定采用SiemensSONATA1.5T磁共振儀進行圖像采集。在掃描過程中,被試的枕部襯墊硬海綿墊,以限制其頭部運動。功能像掃描:采用對血氧水平變化敏感的T2*加權的梯度回波-回波平面成像脈沖序列(EPI)。參數如下: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加權的快速旋轉回波(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。三維結構像掃描:為了便于空間標準化,還采用快速低角度射頻脈沖序列(FLASH)進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數據分析1.4.1功能像變化率的計算首先對功能像進行頭動校正,并對圖像進行各向同性高斯平滑(FWHM=5mm),然后計算功能像的信號變化率,對其進行數據標準化。最后把功能像與三維全腦結構像對齊和空間標準化,并在該標準坐標體系內以3mm×3mm×3mm的體積單元進行重新采樣。1.4.2任務腦激活模式利用反卷積對個體的功能像進行分析。首先將全模型與每個像素點的原始數據進行多重回歸分析。由最小二乘法得到回歸的擬合曲線,并進行F檢驗得到多個被試的腦平均激活圖(F=60,P=6×10-11),分別得到動詞產生任務和名詞命名任務腦激活模式。劃定左右半球皮層興趣區(qū),計算兩種任務左右半球的激活體積變化及一側化指數的變化。一側化指數計算公式如下:LI=(L-R)/(L+R)。公式中,L代表左側半球某腦區(qū)的激活體素的體積,R代表右側相應區(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,如果小于0則提示右半球優(yōu)勢。2主要腦區(qū)偏側化指數比較詞匯命名主要激活左側梭狀回(BA37)、雙側舌回(BA19)、右側島葉、左側初級運動區(qū)(BA4)、雙側運動前區(qū)(BA6)和雙側小腦。而動詞產生主要激活左側額下回(BA45、BA47)、左側額中回(BA46、BA9、BA6)、左側顳上回(BA22)、右側顳上回(BA38)、扣帶回前部、楔前葉(BA7)和右側小腦等區(qū)域。為了定量地比較兩種任務腦功能偏側化的差異,我們進一步計算各主要腦區(qū)的偏側化指數。結果顯示:詞匯命名任務左側額葉和小腦的激活體積稍大于右側半球相應區(qū)域,而頂葉、顳葉和枕葉相反。從總體上看,詞匯命名任務的激活更傾向于雙側化分布。而動詞產生任務時的額葉和顳葉激活則呈現(xiàn)明顯的左側化,頂葉和枕葉的激活右半球占優(yōu)勢。3非語言因素的引起的加工本實驗采用fMRI直接比較了在進行詞匯命名和動詞產生兩種漢語加工任務時兩半球加工模式的差異。結果顯示,采用相同的漢語刺激材料時,詞匯命名任務需要兩半球共同參與;而動詞產生任務以大腦左側為優(yōu)勢。詞匯命名任務激活雙側半球,這可能是由于漢字具有較強的圖形特征,且詞匯命名任務更多地涉及形音轉換,導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。漢語形音轉換的雙側化機制目前尚未闡明。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等神經成像的結果也發(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對偏側化產生作用,如任務難度和情緒狀態(tài)的影響。本實驗同時考察了動詞產生任務的腦激活模式及功能偏側化,發(fā)現(xiàn)左側額葉(BA45、47、9)和顳葉(BA22)的激活顯著強于右側的相同區(qū)域,呈現(xiàn)明顯的功能左側化;而頂葉和小腦表現(xiàn)出明顯的右側化。左側BA47及BA22的激活被認為與語義加工有關。Poldrack和Fiez曾提出左側額葉存在功能分離,其中后部/背側相當于BA44/45區(qū),負責語音加工,而前部/腹側相當于BA45/47區(qū),負責語義加工。本實驗的結果與這一理論吻合。Tan等的一系列研究,BA9在漢語加工中有顯著激活,這個模式在英文的加工中很少有報告。Tan認為這腦區(qū)可能與漢字閱讀有重要關系,同時一些研究也都發(fā)現(xiàn)額中回在漢語加工中的激活。然而,有研究對此結論有不同看法。他們比較了閱讀漢字和拼音時的腦激活,發(fā)現(xiàn)漢字加工時左側額中回(BA9/46區(qū))沒有明顯激活,相反,拼音加工任務時該區(qū)域有顯著激活。有關BA9在中文加工中的認知機制,還有待進一步研究。本實驗發(fā)現(xiàn)頂葉(BA7)及枕葉的激活表現(xiàn)出右側化趨勢,這與Tan的研究結果基本一致。有研究者認為右枕葉