左側(cè)顳中回在漢語(yǔ)亞詞匯加工中神經(jīng)機(jī)制的fMRI研究

曹燕翔，王曉怡，徐玥，舒華，盧潔，李坤成

人腦對(duì)西方拼音文字中詞匯的加工區(qū)域主要位于經(jīng)典的Broca區(qū)（即左側(cè)額下回）和Wernicke區(qū)（左側(cè)顳上回后部），但是眾多對(duì)漢語(yǔ)詞匯的相關(guān)研究結(jié)果則顯示相關(guān)腦區(qū)與西方拼音文字不同[1-3]。已有研究發(fā)現(xiàn)，左側(cè)顳中回在語(yǔ)言認(rèn)知過(guò)程中起重要作用，主流觀點(diǎn)認(rèn)為顳中回是語(yǔ)義詞典存儲(chǔ)區(qū)域，涉及語(yǔ)言的初級(jí)語(yǔ)義加工[2-4]。也有研究發(fā)現(xiàn)，人們?cè)跐h語(yǔ)閱讀過(guò)程中，能夠自動(dòng)激活亞詞匯的信息并進(jìn)行亞詞匯水平的加工[5-6]。漢語(yǔ)的亞詞匯對(duì)形聲字來(lái)說(shuō)，通常是指單個(gè)形聲字的聲旁與形旁。由于漢語(yǔ)的亞詞匯本身也具有詞匯的特性，而顳中回在這種亞詞匯加工過(guò)程中的作用并不清楚。漢字聲旁頻率分為高頻和低頻，高頻和低頻聲旁條件下的形聲字均為聲旁獨(dú)立成字的形聲字。此外漢字分為規(guī)則一致和不規(guī)則不一致，前者是指聲旁與整字讀音相同，且含有此聲旁的漢字家族內(nèi)的所有字的讀音都相同；后者是指聲旁與整字的讀音不同，且含有此聲旁的漢字家族中所有字的讀音不完全相同。本研究通過(guò)設(shè)計(jì)頻率及規(guī)則一致性兩個(gè)因素來(lái)考察不同條件下的漢字語(yǔ)音加工情況，通過(guò)功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）技術(shù)研究漢語(yǔ)亞詞匯認(rèn)知加工的主要語(yǔ)言激活區(qū)，旨在探討腦加工作用機(jī)制。

材料與方法

受試者為17例在讀大學(xué)生，其中男8例，女9例，年齡19～25歲，均為北方人，母語(yǔ)為漢語(yǔ)，普通話標(biāo)準(zhǔn)，右利手，身體健康，視力或矯正視力在正常范圍。

本研究采用兩因素2×2的組內(nèi)設(shè)計(jì)，兩個(gè)因素分別為規(guī)則一致性（規(guī)則一致、不規(guī)則不一致）和聲旁類(lèi)型（高頻、低頻），實(shí)驗(yàn)任務(wù)為同音判斷。實(shí)驗(yàn)選用的材料均為低頻形聲字（平均頻率小于20次／百萬(wàn)字），每種條件下有形聲字30對(duì)，其中同音的形聲字15對(duì)，不同音的形聲字也是15對(duì)，總計(jì)120對(duì)共240個(gè)形聲字。材料舉例見(jiàn)表1。對(duì)各條件間漢字的聲旁頻率和一致性程度進(jìn)行操縱，并匹配整字頻率、筆畫(huà)數(shù)、家族成員數(shù)和聲旁組字頻率，其中聲旁高頻字的詞頻控制在400次／百萬(wàn)字以上，聲旁低頻字的詞頻控制在20次／百萬(wàn)字以下。

表1 實(shí)驗(yàn)材料舉例

實(shí)驗(yàn)采用事件相關(guān)設(shè)計(jì)，呈現(xiàn)刺激和記錄反應(yīng)時(shí)使用DMDX軟件，實(shí)驗(yàn)分為3個(gè)獨(dú)立的段落完成，各條件下的實(shí)驗(yàn)材料平均分配在各個(gè)段落中，每個(gè)段落中實(shí)驗(yàn)任務(wù)的各條件的項(xiàng)目與基線任務(wù)的項(xiàng)目隨機(jī)呈現(xiàn)，每對(duì)項(xiàng)目呈現(xiàn)時(shí)間為1500ms，受試者盡快判斷漢字是否同音或符號(hào)是否相同并按鍵反應(yīng)，如果相同按右鍵，不同按左鍵。項(xiàng)目之間的間隔時(shí)間2500～14500ms，平均3500ms。注視點(diǎn)為“＋”，保持受試者的注意力始終集中于屏幕。每個(gè)段落之間受試者休息15min。

3.掃描參數(shù)

應(yīng)用Siemens Sonata 1.5T超導(dǎo)磁共振成像系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)正交頭顱線圈。分別行橫軸面T1WI、單次激發(fā)EPI、三維磁化準(zhǔn)備快速梯度回波（magnetization prepared rapid acquisition with gradient echo，MPRAGE）序列矢狀面掃描，以進(jìn)行三維重建及空間配準(zhǔn)。掃描序列和參數(shù)如下。EPI序列：TR 2000ms，TE 50ms，翻轉(zhuǎn)角90°，視野23cm×23cm，全腦掃描20層，層 厚 6.0mm，間距1.8mm，像素大小3.6mm×3.6mm×6.0mm；SE序列：TR 500ms，TE 14ms，像素大小1.8mm×1.8mm×6.0mm；MPRAGE序列：TR 1970ms，TE 3.93ms，視野23cm×23cm，全腦掃描88層，層厚1.9mm，間距0.95mm，像素大小1.4mm×1.0mm×1.9mm。

4.數(shù)據(jù)分析

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 17.0對(duì)磁共振儀采集的反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，統(tǒng)計(jì)分析兩個(gè)因素（聲旁頻率和規(guī)則一致性）的主效應(yīng)及交互作用。功能磁共振數(shù)據(jù)采用國(guó)際上通用的功能神經(jīng)成像分析軟件（analysis of functional neuroimage，AFNI）（http：／／afni.nimh.nih.gov／afni）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

在圖像預(yù)處理中，首先對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維圖像重建，為了修正頭動(dòng)偽影，對(duì)功能圖像分別進(jìn)行各層對(duì)齊和全腦對(duì)齊的去頭動(dòng)校正。為排除機(jī)器初始啟動(dòng)勻場(chǎng)及被試狀態(tài)不穩(wěn)定等效應(yīng)的影響，去除每個(gè)功能像的最初4個(gè)掃描數(shù)據(jù)。進(jìn)行預(yù)處理包括以下幾個(gè)步驟：時(shí)間平滑，頭動(dòng)校正，功能像與結(jié)構(gòu)像配準(zhǔn)，空間標(biāo)準(zhǔn)化和空間平滑（全寬半高＝6mm），隨后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，首先對(duì)單個(gè)被試建立模型，進(jìn)行模型估計(jì)，采用廣義線性模型中的固定效應(yīng)模型（fixed effect model），組分析使用隨機(jī)效應(yīng)模型（random effect model），從組分析的整體主效應(yīng)分析的激活腦區(qū)峰值點(diǎn)為球心畫(huà)半徑為6mm的ROI，抽取4種水平（聲旁高頻規(guī)則一致、不規(guī)則不一致及聲旁低頻規(guī)則一致反應(yīng)、不規(guī)則不一致）的激活結(jié)果，并作方差分析。

結(jié) 果

1.行為結(jié)果

磁共振掃描過(guò)程中用DMDX程序記錄4個(gè)條件的反應(yīng)時(shí)，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示：聲旁高頻規(guī)則一致時(shí)受試者的反應(yīng)時(shí)為（1184±181）ms，不規(guī)則不一致反應(yīng)時(shí)為（1243±218）ms；聲旁低頻規(guī)則一致的反應(yīng)時(shí)為（1192±161）ms，不規(guī)則不一致反應(yīng)時(shí)間為（1236±190）ms。反應(yīng)時(shí)的方差分析結(jié)果顯示，規(guī)則一致性的主效應(yīng)顯著（F（1，16）＝12.927，P＜0.05）；聲旁頻率的主效應(yīng)不顯著（F（1，16）＝1.673，P＞0.05）；對(duì)兩個(gè)因素（聲旁頻率和規(guī)則一致性）間的交互作用進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果顯示兩個(gè)因素間的交互作用無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＝0.421＞0.05）。。

2.fMRI結(jié)果

聲旁高頻規(guī)則一致、不規(guī)則不一致及聲旁低頻規(guī)則一致、不規(guī)則不一致，四個(gè)條件的fMRI數(shù)據(jù)組分析的主效應(yīng)顯示，左側(cè)顳中回明顯激活（圖1），其中心點(diǎn)坐標(biāo)為（－49，－37，－7）。以該點(diǎn)坐標(biāo)為中心點(diǎn)的球形ROI分析結(jié)果顯示，顳中回在漢語(yǔ)亞詞匯的不同條件下激活表現(xiàn)不同，顳中回對(duì)頻率效應(yīng)敏感，即亞詞匯高頻的漢字（包括規(guī)則一致和不規(guī)則不一致字）比亞詞匯低頻的漢字，左側(cè)顳中回激活顯著（圖1b），差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F（1，16）＝8.65，P＜0.01）。同時(shí)顳中回對(duì)規(guī)則一致性效應(yīng)不敏感。規(guī)則一致性主效應(yīng)進(jìn)一步做兩兩比較，結(jié)果顯示高頻規(guī)則一致與低頻規(guī)則一致差異顯著（P＜0.05），高頻規(guī)則一致與低頻不規(guī)則不一致差異顯著（P＜0.05）。

圖1 fMRI示左側(cè)顳中回在漢語(yǔ)亞詞匯加工過(guò)程中明顯激活（紅色區(qū)域）。

圖2 直方圖示顳中回在漢語(yǔ)亞詞匯加工不同條件下的激活差異。H高頻，L低頻，C規(guī)則一致，I不規(guī)則不一致。

總之，本研究結(jié)果顯示左側(cè)顳中回在漢語(yǔ)亞詞匯加工存在高低頻的分離，而且這種效應(yīng)對(duì)今后失語(yǔ)患者的臨床診斷與康復(fù)研究將具有重要價(jià)值，是未來(lái)臨床研究的方向。

討 論

由于人腦對(duì)西方拼音文字的詞匯加工特點(diǎn)與漢語(yǔ)的不同，研究顯示對(duì)西方拼音文字的加工過(guò)程中經(jīng)典的激活腦區(qū)如Broca區(qū)和Wernicke區(qū)作為語(yǔ)言關(guān)鍵區(qū)的一系列理論并不完全適用于漢語(yǔ)被試[7-9]。同樣的，西方拼音文字中體現(xiàn)的亞詞匯作用主要體現(xiàn)在規(guī)則一致性，其腦部激活部位在左側(cè)顳上回后部及左側(cè)額下區(qū)，其頻率效應(yīng)不明顯[10-14]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)左側(cè)顳中回在漢語(yǔ)亞詞匯加工中激活，而且左側(cè)顳中回對(duì)漢語(yǔ)亞詞匯的頻率效應(yīng)敏感，對(duì)規(guī)則一致性不敏感，結(jié)果提示漢語(yǔ)亞詞匯加工的特異性。本研究由于實(shí)驗(yàn)所選用的所有形聲字均為低頻漢字，因此不論聲旁頻率高低，都受到規(guī)則性和一致性效應(yīng)的顯著影響。

目前認(rèn)為左側(cè)顳中回可能與語(yǔ)言的眾多認(rèn)知加工過(guò)程密切相關(guān)，顳中回更多參與語(yǔ)言的語(yǔ)義信息加工，包括語(yǔ)義概念、詞典語(yǔ)義及更高級(jí)的句法加工。研究認(rèn)為左側(cè)顳中回參與具體、可直接感知的語(yǔ)義特征的提取，并能夠?qū)Σ煌恼Z(yǔ)義特征或語(yǔ)義間關(guān)系進(jìn)行整合，從而達(dá)到更高層的語(yǔ)義表征[11，12]。研究者通過(guò)對(duì)語(yǔ)義加工任務(wù)的meta分析，提出左側(cè)顳葉至額葉語(yǔ)義通達(dá)的信息傳遞模型。該模型認(rèn)為顳葉至額葉的語(yǔ)義通達(dá)存在兩條通路：顳葉背側(cè)的通路涉及角回、顳上回后部、顳中回中部、顳上回前部，最后至額下回腹側(cè)；另外一條為顳葉腹側(cè)的通路，涉及角回、顳中下后部、梭狀回、顳中回前部及顳極，最后信息傳至額下回腹側(cè)。左側(cè)顳中回在這兩條通路中都起著重要的語(yǔ)義加工作用[13]。

本研究顯示顳中回表現(xiàn)出漢語(yǔ)亞詞匯的頻率效應(yīng)，提示顳中回激活可能更多體現(xiàn)亞詞匯信息在此處的重復(fù)出現(xiàn)及累積，即顳中回是亞詞匯信息的存儲(chǔ)詞典，高頻的亞詞匯在顳中回的累積次數(shù)越多，其激活越明顯。此外，顳中回與語(yǔ)義詞典加工關(guān)系密切，也提示顳中回語(yǔ)義詞典加工本質(zhì)上是對(duì)頻率加工的反應(yīng)。

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