前言

    人的言语活动包含复杂的心理过程，它还参与诸如知觉、记忆和思维等许多不同的心理活动。然而，言语活动为人类独有，无法象其他功能活动的研究那样，利用实验动物和建立有效的动物模型，而直接电刺激人脑皮层诱发反应（Penfild，1950）, 虽迄今技术上已有较大的改进，但仍属有创性，有很大的限制。这些都使语言认知的脑功能研究难以向纵深发展。语言在脑中究竟如何加工运作，依然是难解之谜。近年来随着各种现代技术的显著进步，利用无创性技术对语言认知的脑功能进行研究已向人们启开了希望之窗，具有代表性的技术包括：正电子发射断层扫描( Positron emission tomography , PET )、功能性核磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）、脑磁图（Magnetoencephalography,  MEG）、认知事件相关电位( Event-related potential, ERP )等等。





    作为功能性成像技术，PET可从分子水平反应脑内的功能和代谢状况。PET的脑功能成像除了利用正电子湮灭现象的物理学特性外，还利用了脑激活时神经元活动、能量代谢以及血流量、血液容积变化的生物学特性。PET的空间分辨率在80年代为1.75厘米，90年代提高为6－7毫米，其时间分辨率由分钟数量级提高为秒数量级，现在约40－60秒可给出一幅清晰图象。因此，PET很快就被用于正常人和病人的脑葡萄糖代谢、脑氧耗、脑血流以及神经精神药物的药理作用等研究中。

    近年来，PET越来越多地应用于语言认知的脑功能研究中。其中以Peterson等1988的报告最为著名，其设计的PET研究语词加工时四个水平的组合模式，已成为语言认知脑功能成像研究的经典模式。这组模式包括：1、被试凝视屏幕的注视点；2、被试看或听呈现的名词，但不作反应；3、被试重述看到或听到的名词；4、要求被试根据出现的名词说出一个相关的联想动词（例：呈现词为“海龟”时，目标词为“爬”）。四个水平操作的PET扫描成像逐级相减，可获语词加工不同级别的脑代表区。结果发现1）视觉呈现词所激活的区域涉及枕叶外纹状皮层，听觉呈现词激活初级听觉皮层及左颞顶皮层；2）任务仅仅是重述知觉到的名词时，脑活动主要涉及双侧的初级感觉运动区以及左半球前运动皮层和补充运动区以及Broca区附近的左外侧裂区；3）说出关联动词时左侧前额下部皮层和扣带回前部被激活。而且，其对侧及右小脑也相继被激活，形成了一个有四脑区参加的激活网络。同时，关闭了皮层运动区。这项研究表明，即使对一个非常简单的言语任务，也不是由一个单一的脑区，而是由组织成网络的多个脑区来完成。这样也就对经典的语言区域理论提出了强有力的质疑。更有趣的是，若上述任务经过一定训练之后，对于后一个需要说出动词的复杂任务的反应，也可以变得和重述名词简单任务时的反应一样，即只有皮层运动区的激活。可见，训练不仅仅是改善脑活动，而且，完全改变了脑活动的模式或组织方式。

    Damasion等（1996）发现不同含义的词汇提取激活颞叶的不同部位．他们用不熟悉的人[谢欲晓1]像片，正向或倒向呈现，做＂正＂、＂倒＂报告此为控制条件； 要求被试命名分别呈现的熟悉的人面像、动物和工具的图片。结果表明提取人名左颞极腹侧显著激活；动物名称激活左后颞下回和部分颞极；工具名称激活中、下后颞回。但Martin（1996）用动物图片和无意图形进行名称提取实验，发现动物名称激活枕区、颞叶的棱状回、额下区等；工具名称提取除激活左颞下回外，还有左中央回前运动区．

    日本的Ohyama M.等运用PET对中风失语症病人词语复述练习中非优势半球和未损伤区域的作用的研究显示：在失语症病人中，复述练习时右侧额后下部和颞后上部的激活大于正常人。左额中部损伤的非流利失语症病人在复述期间左侧额后下部rCBF的增长与西方失语症套表（WAB）的自发言语评分相关。这表明了对失语症病人，左侧额后下部和颞后上部的右侧半球的镜像区，在词汇复述练习中的重要性；结果也显示了非流利失语病人的非损伤额后下部的代偿对自发言语的的重要作用。Buckner R L.（1996）的PET研究也得出与此相似的结果。

    不过，PET的昂贵，特别是它对使用短半衰期放射性同位素的依赖，影响了它的推广应用，自然也促进了另一种功能性影像技术的发展。





    九十年代之前的MRI仅能产生单纯的静态结构成像。到1990年，美国贝尔实验室的Ogawa S. 等证明，MRI能够检测因氧合血红蛋白和还原血红蛋白变化所引起的微小磁场波动。由于氧合血红蛋白是逆磁性物质，还原血红蛋白是顺磁性，脑局部神经活动时，局部血流速度加快、流量增加明显，使局部氧合血红蛋白增加，还原血红蛋白相对减少，局部磁化率发生变化，局部T2与T2加权信号增强。利用Mansflied P. 发明的平面回波成像（EPI）技术，可以检测到反映局部脑区活动水平的脑血氧饱和度的功能性变化。这就是功能性磁共振fMRI。

    fMRI的成像信息，直接来自于脑功能的信号，而且，不需要放射性同位素，其空间分辨率可达1－2毫米，既高于CT，也高于PET，并易于形成结构信息与功能信息的理想结合。同时，其成像时间已达到几十毫秒，正处于日新月异的高速发展中。

    1997年Binder等利用fMRI研究了正常人语言活动时的相关脑区。被试的任务是分别对听觉呈现的词做语义判断和对非语言的高、低音调（控制条件）做判断。结果发现与经典语言加工模型一致的是脑激活区显著的偏于左脑半球,　涉及到额、颞、顶叶．但有两点是明显不同① 左半球的颞、顶语言区在经典的wernicke区之外,还包括中、下颞回, 棱状回和角回; ② 在经典的Broca区之外, 有广泛的左前额语言区。这表明所谓经典语言区未必准确或全面。这与前述的PET研究所提出的质疑是一致的。

    Bennett A. S. 等利用fMRI研究大脑的语言功能组合的性别差异。结果显示：男性呈左额下回脑激活；而女性的脑激活涉及了包括两侧额下回的较广泛的脑区。

    L R.Squired等在一项关于启动（Priming）的研究中应用了fMRI。被试的任务为对画面呈现的物体进行不出声命名。结果显示，随着反复操作次数的增加，被试的命名反应时间明显缩短；而相关脑区的激活程度反倒降低。若呈现的物体每次变化，相关脑区的激活保持恒定。Ungerleider认为，来源于电生理的资料表明，神经元的选择性回随着对刺激的适应而提高，因此，该现象可解释为，随着个体对环境的熟悉和适应，所参与的神经元将逐渐减少。

    除了其设备环境有可能给少数病人或者被试带来幽闭恐怖等不利因素外，fMR也与PET一样，做为脑功能成像的最大弱点是，二者所能测量的功能本身的变化率，如血氧饱和度水平的变化率，或者任何一种物质的体内代谢率，都与神经原活动的速度不相匹配。一般来说，信号从脑的一部分传到另一部分，只需要10毫秒或甚至更少的时间；而血流或血氧饱和度的变化，却慢到几百毫秒，甚至几秒钟，因此它们都不可能跟踪脑区之间的“对话”联系，难于借以了解脑网络的动态过程。至今能够满足这样的时间分辨率要求的，只有脑电图和脑磁图。





    脑磁图（MEG）是记录头皮上由神经活动电流产生的磁的方法。这种磁是由神经细胞的树突内流动的电流引起，所以几乎不受颅骨及头皮的影响，理论上讲，可正确测定电流源的位置。但脑产生的磁场为500FT/HZ以下，非常微弱，只有运用了高敏感度的SQUID（超导量子干扰器），才开始可以获得稳定的记录（山本智矢）。时间分辨率达几毫秒 ( 可实时跟踪认知活动的脑功能变化 ), 空间分辨率可达1－2毫米。

    在临床上，MEG可以作为一种无创性工具，精确地检查癫痫病人的病灶。另外，它可被用于不同的研究目的，比如用于探察听觉诱发电位和躯体感觉诱发电位的起源。这项技术正开始被应用于高级脑功能（包括语言认知）的研究。然而，作为高级脑功能，有更多复杂和多种类型的结构同时参与了活动。因此，为了精确定位其起源，受试者的头部必须被长时间地固定于一个固定的位置，另外，脑磁场容易为外界比它强108倍的磁场所干扰，因此必须由一个强屏蔽室，而受试者也必须被长时间地待在一个小房子中。这些因素都相当大程度上限制了临床与研究的运用。

    Kuriki S. 等1996年报导, 应用脑磁图记录正常人执行语音判断任务与字形判断任务时脑神经元激活的时间源 。结果显示：语音判断时，词呈现155－210ms时，起源的定位在顶枕叶的外纹状皮层，210-410ms时在颞后区（Wernicke区）和视/听觉相关的颞后上区皮层. 且颞叶的激活表现左侧优势。字形判断，词呈现125－250ms时，起源的定位在颞枕部，180－460ms时在右半球的颞后区（Wernicke区）和颞后上区皮层。这些结果说明，颞区的激活为一侧化，左侧为语音加工，右侧为字形加工。





    采用计算机的叠加功能对人脑颅表所记录到的，由特定刺激诱发的电位进行加工，提取的一系列的心理活动产生的脑电活动，即事件相关电位（ERP）。其表现为一条波形复杂、波峰较多的曲线。常用N1，N2和P1，P2，分别代表依次出现的负相和正相波峰；峰位由波峰的潜伏期来标志，例如P300就是指在刺激后300ms时所出现的正相波。根据各波出现的时间可分为早（10ms以内）、中（10－50ms）、晚（50－500ms）成分和慢波（SW>500ms）。与人的心理活动有关的晚成分和慢波又称为内源性成分。

    目前，完全由计算机控制的先进的Neuroscan ERP工作站，可满足非语言和语言刺激编制、呈现、数据采集、处理、测量、统计和绘图的技术要求；并可显示ERP成分的头皮分布，从而形象地观察到进行某种心理活动时可能的脑加工部位。

    Juottonen K.等报导了反映语义内容作用的两种ERP波形：晚成分（LPC）和N400,在不同年龄的影响。结果发现儿童N400的反应明显大于成人；另外，成人中表现的由语义内容引起的N400及调制后出现的LPC，并未在儿童中出现。

    Hagoort P.等采用 ERP记录左半球损伤失语患者与右半球损伤非失语患者的词义加工缺陷的研究。被试任务是判断听觉出现的一系列词对。词对由无关词和相关词组成，相关词又分为关联词（例：面包－黄油）及同类词（例：教堂－村庄）。在老年对照组，N400振幅于对相关词对反应时较无关词对时相对减低。患者组的结果显示：理解障碍轻的失语患者（高理解者）的N400反应与正常对照组相似；而理解障碍严重者（低理解者）的N400对相关词对的反应表现明显下降。右半球损伤患者的N400对关联词对呈正常反应；而对同类词对呈减低趋势。N400在词对参数的结果与P300在经典音调任务的结果的分离说明，N400并非反映脑损伤的特殊后果，但与语言理解障碍的特性有关。从ERP的结果得出的结论为，失语患者的理解缺陷是由于使个体词义并入整体意义表现上的障碍。右半球损伤患者在远语义关系的词加工中有更特有的缺陷，提示右半球涉及了语义粗编码过程。




    语言神经基础的研究有着上百年的发展历史。许多神经学和心理学教科书都列出了被认为具有特定输入－输出功能的分离脑区，如Broca区主管言语生成，Wernicke区主管言语理解。这些脑区的损伤会造成非常典型的症状。但是，这个已存在了一个世纪的模型，至今未经现代语言学和现代脑成像技术的成功验证，依然缺少强有力的实验结果的支持。

    许多失语症学与神经语言学研究更注重把病人的临床特征作为潜在的神经病理学问题的标志，而不注重神经解剖位置与言语障碍之间的映射关系。尽管近年来发展的脑成像技术仍然有其明显的局限性。但毕竟为研究这种映射关系提供了有价值的手段.

    正如诸多的研究成果所显示的那样，静态的和功能性的脑成像、发展研究、语言学和心理语言学分析、计算机模拟等方面的进展，不久将使人们对语言的神经组织有更好的理解,并对失语症的前因后果有更深的认识。前景是乐观的。