基于雙流語言模型白質(zhì)纖維在失語癥中的作用研究進(jìn)展

汪睿清，王紅,2，戴燕紅，黃穎安

1.暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院康復(fù)科，廣東廣州市 510000；2.暨南大學(xué)附屬中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院，廣東廣州市510000

失語癥是一種后天獲得性的語言障礙，可表現(xiàn)為口語表達(dá)、聽理解、閱讀、書寫等方面不同程度受損。約1/3 的腦卒中患者患有失語癥，并且有50%的失語癥患者在腦卒中1 年后仍有持續(xù)的交流障礙，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量[1-2]。

失語癥傳統(tǒng)的康復(fù)治療包括言語功能訓(xùn)練、藥物治療和中醫(yī)針灸治療等[3-4]，但其療效不甚滿意，原因主要在于失語癥發(fā)生、恢復(fù)和治療的腦機(jī)制尚不清楚。近年來隨著功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)技術(shù)的出現(xiàn)，我們不僅能夠觀察到人體在執(zhí)行相應(yīng)語言任務(wù)或靜息狀態(tài)時(shí)大腦皮質(zhì)的功能激活區(qū)域，還可以通過彌散張量成像技術(shù)在活體觀察到大腦白質(zhì)的形態(tài)及走向，這些影像學(xué)技術(shù)的進(jìn)展為研究大腦語言功能的腦機(jī)制提供了支持[5]。

以往關(guān)于失語癥的研究主要集中于特定的皮質(zhì)區(qū)域與各項(xiàng)語言功能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即語言功能的模塊化?，F(xiàn)在越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，語言功能并不只是與特定的腦區(qū)有關(guān)，而是與一個(gè)涉及皮質(zhì)和皮質(zhì)下區(qū)域的相當(dāng)復(fù)雜的左側(cè)化網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，這種語言網(wǎng)絡(luò)包括特定的腦區(qū)(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn))及各腦區(qū)間相互連接的白質(zhì)纖維束(網(wǎng)絡(luò)連接)，即大腦皮質(zhì)灰質(zhì)區(qū)域與白質(zhì)纖維共同參與語言的加工過程，語言加工依賴于白質(zhì)纖維在不同皮質(zhì)區(qū)域之間的信息傳遞。過去我們將白質(zhì)束看作單功能的實(shí)體，如經(jīng)典語言模型認(rèn)為弓狀束連接Broca 區(qū)和Wernicke 區(qū)，連接中斷時(shí)可導(dǎo)致以復(fù)述功能障礙為主的傳導(dǎo)性失語癥[6]，而事實(shí)上同一條白質(zhì)纖維束可以在不同的語言功能中發(fā)揮作用。白質(zhì)束由短纖維和長(zhǎng)纖維組成，它們分別在鄰近和遙遠(yuǎn)的區(qū)域之間傳遞信息，當(dāng)這些纖維束連接不同的皮質(zhì)區(qū)域時(shí)，所涉及到的語言功能也不同。

在這些研究的基礎(chǔ)上，有學(xué)者提出一個(gè)雙流語言模型(dual stream language model)[7]，該模型基于神經(jīng)心理學(xué)描述正常語言的加工過程，主要包括與語言相關(guān)的皮質(zhì)腦區(qū)及與之相連的白質(zhì)結(jié)構(gòu)，并將其分為背側(cè)和腹側(cè)兩條語言加工流，認(rèn)為背側(cè)的語言流負(fù)責(zé)語言的產(chǎn)生，腹側(cè)語言流參與語言的理解。本文在此雙流語言模型的基礎(chǔ)上，介紹在失語癥患者中與語言相關(guān)的主要白質(zhì)纖維束，分別對(duì)背側(cè)流中的弓狀束和上縱束以及腹側(cè)流中的下額枕束、下縱束和鉤狀束的皮質(zhì)連接和語言功能進(jìn)行闡述，以期對(duì)失語癥的評(píng)估和治療提供理論依據(jù)。

1 背側(cè)流

1.1 纖維結(jié)構(gòu)

在雙流語言模型的背側(cè)通路中，主要的白質(zhì)纖維是弓狀束和上縱束。

弓狀束一直被認(rèn)為是語言的重要連接束，傳統(tǒng)認(rèn)為它連接位于額葉的Broca 區(qū)和位于顳葉的Wernicke 區(qū)。后來研究發(fā)現(xiàn)弓狀束具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其中三段模型受到廣泛的認(rèn)可。該模型將弓狀束分為連接顳區(qū)和額區(qū)的兩條平行通路：直接段/長(zhǎng)段和間接段/短段。其中間接段分為前后兩段，前段連接頂葉與額葉，后段連接顳葉與頂葉；而直接段與經(jīng)典的弓狀束相對(duì)應(yīng)，位于間接段的內(nèi)側(cè)[8]。在其他文獻(xiàn)中，前段也被稱為水平段，后段被稱為垂直段或顳頂葉段。

上縱束是一種廣泛的白質(zhì)束，主要在額葉和頂葉之間進(jìn)行交流，并與顳葉部分聯(lián)系。它連接了大腦外側(cè)半球幾乎所有的皮質(zhì)區(qū)域[9]。目前研究大多將上縱束分為三個(gè)部分，即上縱束Ⅰ(背側(cè)通路)、上縱束Ⅱ(中間通路)和上縱束Ⅲ(腹側(cè)通路)[10]。由于其與弓狀束常常難以區(qū)分，一些研究將弓狀束列為它的第四部分，也有學(xué)者將它們統(tǒng)稱為上縱束/弓狀束。影像學(xué)研究顯示[11]，上縱束Ⅰ位于上頂葉和上額葉的白質(zhì)中，并延伸至背運(yùn)動(dòng)前和背外側(cè)前額葉；上縱束Ⅱ占據(jù)腦島上方的白質(zhì)，它從角回延伸到前額葉皮質(zhì)；上縱束Ⅲ從緣上回延伸至腹前運(yùn)動(dòng)區(qū)和前額葉區(qū)域。

此外，還有一條短的U 型纖維——額斜束也在語言功能中發(fā)揮作用，它的直接束連接額上回的前補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū)和額下回的后部，其余部分投射至額下回的三角部和中央后回的下部[12]。

1.2 在失語癥中的作用

1.2.1復(fù)述

傳統(tǒng)認(rèn)為弓狀束完整性的損傷會(huì)導(dǎo)致復(fù)述差、自發(fā)言語相對(duì)流利、理解能力保留較好的傳導(dǎo)性失語癥。實(shí)際上復(fù)述是個(gè)非常復(fù)雜的功能，涉及注意、語音工作記憶、詞匯、句法、音韻和運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生過程等多個(gè)領(lǐng)域[13]?，F(xiàn)在研究發(fā)現(xiàn)[14]，復(fù)述功能主要由背側(cè)通路來維持，上顳區(qū)和前運(yùn)動(dòng)區(qū)在復(fù)述過程中被激活，通過背側(cè)通路弓狀束和上縱束相互作用，其中復(fù)述功能受損與左側(cè)弓狀束的后段關(guān)系最為密切。

1.2.2口語流利性

語言的產(chǎn)生是皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)間相互作用的復(fù)雜活動(dòng)，同時(shí)受相關(guān)白質(zhì)完整性的支持。弓狀束在兩個(gè)關(guān)鍵語言處理中心，Broca和Wernicke區(qū)之間雙向傳輸信息，在多種語言功能中發(fā)揮作用。最近的研究表明，弓狀束和上縱束負(fù)責(zé)急性失語癥的語音處理[15]，失語癥患者的言語流利度主要與背側(cè)通路相關(guān)[16]。

口語流利性的降低是非流利失語癥的主要行為特征之一，特點(diǎn)是說話簡(jiǎn)短、費(fèi)力。本團(tuán)隊(duì)之前的個(gè)案研究顯示，左側(cè)弓狀束前段可能與口語流利性有關(guān)[17]。最近一些研究認(rèn)為左側(cè)弓狀束前段和額斜束在支持口語流利性中有重要作用。語言的流暢性依賴于運(yùn)動(dòng)和感覺反饋區(qū)域之間連接的完整性。左側(cè)弓狀束前段連接額下回和頂葉后區(qū)域，可通過聽覺反饋來促進(jìn)口語流利性[12]；額斜束連接額下回與前運(yùn)動(dòng)區(qū)和補(bǔ)充運(yùn)動(dòng)區(qū)，在言語啟動(dòng)和協(xié)調(diào)中發(fā)揮作用，將運(yùn)動(dòng)區(qū)域整合到額葉語音產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)中[12,18]。Basilakos 等[19]的研究表明，左側(cè)弓狀束前段和額斜束重疊部分的完整性是預(yù)測(cè)腦卒中后失語癥口語流利性的重要因素，其中弓狀束前段的白質(zhì)完整性是預(yù)測(cè)言語流利性降低的最強(qiáng)因子，額斜束具有協(xié)同作用。Fridriksson 等[20]也認(rèn)為，左側(cè)弓狀束前段的損傷對(duì)口語流利性有非常負(fù)面的影響，在控制運(yùn)動(dòng)語音、詞匯處理和執(zhí)行功能的影響后，左側(cè)弓狀束前段仍然是失語癥口語流利性降低的有力預(yù)測(cè)因子。還有研究發(fā)現(xiàn)[21]，右半球白質(zhì)完整性與慢性失語癥患者的言語流利程度有關(guān)，這可能是腦卒中后語言恢復(fù)過程中右側(cè)半球的代償機(jī)制。

1.2.3命名

命名涉及大腦左側(cè)的語言區(qū)域，包括顳上回、頂葉下皮質(zhì)和前額葉皮質(zhì)[22-23]，而命名功能與這些皮質(zhì)之間白質(zhì)纖維的遠(yuǎn)程連接有關(guān)[24]。命名過程主要包括語音和語義處理兩個(gè)階段，它們由負(fù)責(zé)語音處理的背側(cè)通路和負(fù)責(zé)語義處理的腹側(cè)通路共同完成[24]，這與我們所提到雙流語言模型一致。

在命名的語音處理階段，左側(cè)上縱束/弓狀束損傷的病變程度與較差的命名結(jié)果相關(guān)[25]。McKinnon 等[26]的研究也發(fā)現(xiàn)，慢性卒中后失語癥患者的命名恢復(fù)中，殘留的白質(zhì)通路發(fā)揮了重要作用，且語義性和音位性命名障礙之間存在分離，上縱束損傷與音位性錯(cuò)語有關(guān)，但與語義性錯(cuò)語無關(guān)。由于語言恢復(fù)在腦卒中慢性期常存在右偏側(cè)化，左半球卒中后，右側(cè)同源通路保留較高的患者命名的恢復(fù)更差，即當(dāng)語言恢復(fù)更多依賴左半球重塑時(shí)，命名功能恢復(fù)較好[27]。

1.2.4語法

語法是語言的一個(gè)重要組成部分，包括詞匯檢索、單詞理解、句子產(chǎn)生等多個(gè)方面。有人提出句法處理是由語言系統(tǒng)作為一個(gè)整體來支持的。句法復(fù)雜性效應(yīng)并不局限于語言系統(tǒng)中的特定區(qū)域，而是在整個(gè)系統(tǒng)中都存在，包括高級(jí)語言處理區(qū)域系統(tǒng)[28]。其中句子處理主要分為三個(gè)階段：第一階段是詞匯水平和局部短語結(jié)構(gòu)的識(shí)別；第二階段是計(jì)算句子中的句法和語義關(guān)系；第三階段將語義和句法信息不容易映射的句子進(jìn)行差異整合，這三個(gè)階段與語言韻律相互作用[29]。有研究表明[30]，句法的加工主要依賴于左半球的背側(cè)束，其中左側(cè)上縱束/弓狀束是句法處理最重要的區(qū)域，可能因?yàn)樯峡v束/弓狀束連接的額葉和顳葉的區(qū)域與語法加工有關(guān)。該研究結(jié)果支持腹側(cè)束可能在詞匯處理的單詞水平上發(fā)揮作用，但在語法處理或局部短語結(jié)構(gòu)計(jì)算中無直接作用。

1.2.5閱讀

閱讀過程主要是基于腹側(cè)的正字法路徑和背側(cè)的語音路徑共同完成的，弓狀束可通過背側(cè)語音路線間接輔助閱讀功能。左側(cè)弓狀束直接段與語音感知最為相關(guān)，后段可能與閱讀相關(guān)的語音過程有關(guān)，而前段沒有語音功能[31]。此外，Gullick 等[32]的研究也認(rèn)為，左側(cè)弓狀束的直接段可預(yù)測(cè)閱讀功能。

綜上所述，在語言加工的背側(cè)通路中，弓狀束和上縱束作為核心的纖維束，主要涉及語言產(chǎn)生相關(guān)的功能，如復(fù)述、口語流利性、命名過程中的語音處理階段、句法處理以及參與閱讀功能。此外，由于語言相關(guān)白質(zhì)在大腦中是個(gè)互相作用的廣泛的功能網(wǎng)絡(luò)，也有研究認(rèn)為弓狀束在語言理解中發(fā)揮一定的作用[33]，可能與聽覺辨認(rèn)中的語義加工有關(guān)[34]，弓狀束的下腹(顳)部與理解呈高度相關(guān)[35]。

2 腹側(cè)流

2.1 纖維結(jié)構(gòu)

背側(cè)通路曾經(jīng)被認(rèn)為是語言處理的主要途徑，直到更高層次的語言理解被發(fā)現(xiàn)由腹側(cè)通路所介導(dǎo)。腹側(cè)流由下額枕束、下縱束和鉤狀束組成，它有時(shí)也被稱為“極外囊纖維系統(tǒng)”。

有學(xué)者提出一個(gè)腹側(cè)語言加工的雙通路模型[36-37]，由直接和間接兩條途徑組成。下額枕束為支持語言理解的直接通路，它是連接枕葉、頂葉、后顳葉和額葉的腹側(cè)聯(lián)合束，毗鄰兩個(gè)經(jīng)典語言區(qū)域。下額枕束淺背層連接枕上回和枕中回的后部、頂葉的上部、顳上回的后部和額下回；深腹部由前、中、后3個(gè)部分組成，枕葉淺部與頂葉上葉及枕葉上、中回后部相連，而枕葉深部與后、基顳區(qū)及枕葉下回后部相連[38]。

腹側(cè)流的間接通路主要由下縱束的前部和鉤狀束組成[36]，連接支持語義處理的區(qū)域，如枕顳后區(qū)和眶額皮質(zhì)，并且在顳極中轉(zhuǎn)。當(dāng)間接途徑被破壞時(shí)，直接途徑可以在功能上補(bǔ)償它。下縱束的后部將枕葉與枕顳后交界處(視物形成區(qū))相連接，與下額枕束部分重合，與視覺信息處理有關(guān)[39]。

2.2 在失語癥中的作用

2.2.1語言理解

腹側(cè)通路主要支持聲音對(duì)意義的映射。語音理解是通過將語音信息與抽象概念聯(lián)系來實(shí)現(xiàn)的，即把聲音映射到一個(gè)詞的形式，然后識(shí)別它的正確含義。下額枕束和下縱束的中段和后段與語言理解密切相關(guān)[35]。鉤狀束也在語義處理中發(fā)揮作用。一項(xiàng)對(duì)腦卒中后慢性失語癥患者腦白質(zhì)的研究顯示[33]，詞匯水平的理解主要依賴于前顳葉通路，而句子水平的理解依賴于包括后顳葉在內(nèi)的更廣泛的通路，其中下額枕束白質(zhì)完整性的降低與詞匯和句子水平的理解缺陷均顯著相關(guān)，而下縱束主要涉及句子理解，鉤狀束主要與詞匯理解相關(guān)，即左側(cè)鉤狀束通過連接額下認(rèn)知控制區(qū)和前顳區(qū)來調(diào)節(jié)聽覺詞的語義控制。

2.2.2命名

Akinina 等[40]認(rèn)為，下額枕束和鉤狀束在命名的詞匯檢索和語義加工中發(fā)揮作用，并能通過圖片命名過程中的視覺信息處理輔助圖片命名和動(dòng)詞處理。一項(xiàng)對(duì)腦卒中后失語癥命名障礙患者的研究發(fā)現(xiàn)[26]，下縱束與語義性錯(cuò)語相關(guān)，但與音位性錯(cuò)語無關(guān)。

2.2.3閱讀與書寫

下額枕束的深層在閱讀和書寫中發(fā)揮重要作用[41]。讀寫能力與廣泛分布的皮質(zhì)或皮質(zhì)下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，讀到的詞匯經(jīng)過視覺加工和正字法處理后，通過背側(cè)和腹側(cè)兩條通路完成閱讀過程[42]。

過去的fMRI 研究表明，閱讀由額下回和顳頂葉區(qū)域組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成?，F(xiàn)在的研究提出，閱讀過程可以分為直接和間接兩條通路，即下額枕束和下縱束組成的腹側(cè)拼寫路徑，以及弓狀束和上縱束組成的背側(cè)語音路徑。這兩條路徑可能分別通過直接讀詞的方式輔助閱讀，或通過字母-音素轉(zhuǎn)換的方式輔助閱讀。字母-音素轉(zhuǎn)換通過將一個(gè)單詞分解成聲音組分(即音素)，并通過音素-字形對(duì)應(yīng)規(guī)則，用一組視覺符號(hào)來表示單詞。在熟練閱讀中，字母-音素轉(zhuǎn)換途徑與直接詞匯途徑并存，互為補(bǔ)充[31,41,43]。

一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)[31]，左額枕下束與正字法處理相關(guān)，弓狀束與音素感知顯著相關(guān)。對(duì)中國(guó)兒童閱讀障礙的研究發(fā)現(xiàn)[44]，下縱束的完整性與形態(tài)學(xué)加工技巧有關(guān)，而弓狀束直接段完整性與語音處理技能有關(guān)。

綜上所述，腹側(cè)流主要參與單詞和句子的理解、命名中的語義處理階段以及閱讀和書寫中的視覺詞識(shí)別和處理。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)鉤狀束對(duì)口語流利性有支持作用，認(rèn)為鉤狀束的參與有助于改善對(duì)口語流利性的預(yù)測(cè)，這可能與鉤狀束在聽力理解方面的支持作用有關(guān)，但它對(duì)語義的預(yù)測(cè)作用更大[19-20]。

3 小結(jié)

本文重點(diǎn)闡述雙流語言模型中主要白質(zhì)束的語言功能。此模型仍有一定的局限性。盡管我們將語言相關(guān)的白質(zhì)束分為背側(cè)和腹側(cè)，但背側(cè)和腹側(cè)在解剖位置上是相對(duì)的，功能是協(xié)同的，此模型沒有闡明背側(cè)和腹側(cè)兩條通路間的交互作用。此外，除了這些主要的纖維束，還有其他的白質(zhì)纖維也參與語言的加工過程，但其功能不明確。有研究認(rèn)為[45]，連接顳上回和顳極與角回的中縱束完整性受損時(shí)，可能導(dǎo)致單詞理解和命名缺陷。

綜上所述，失語癥的發(fā)生與背側(cè)流和腹側(cè)流中白質(zhì)纖維的連接中斷有關(guān)。充分了解大腦的語言網(wǎng)絡(luò)加工機(jī)制，可以使我們通過受損的部位準(zhǔn)確識(shí)別語言加工過程中斷連的位點(diǎn)，并對(duì)失語癥患者的功能障礙點(diǎn)、嚴(yán)重程度和預(yù)后進(jìn)行評(píng)估，從而指導(dǎo)臨床醫(yī)生選擇合適的治療方式；而白質(zhì)纖維通路宏觀和微觀結(jié)構(gòu)的變化也可以被用作評(píng)估失語癥相應(yīng)治療后療效的生理標(biāo)志。有研究發(fā)現(xiàn)[46]，卒中后失語癥患者康復(fù)治療后，復(fù)述和口語表達(dá)能力顯著改善，同時(shí)雙側(cè)弓狀束的纖維數(shù)和密度均增加，且出現(xiàn)損傷部位的結(jié)構(gòu)重建。隨著非侵入性腦刺激技術(shù)的進(jìn)展，經(jīng)顱磁刺激的定位導(dǎo)航技術(shù)可以準(zhǔn)確地定位到背側(cè)或腹側(cè)流的特定位點(diǎn)進(jìn)行靶向刺激，從而促進(jìn)語言功能的恢復(fù)。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。