1、神经语言学概论2011.02-06 名动两重分离（double dissociation）现象：大脑左半球下额叶区（left inferior frontal regions）受损的病人动词的脑加工机制受损，表现出动词提取困难，而名词提取保持相对完好；而前颞叶区（anterior temporal regions）受损的病人则是名词的脑加工机制受损，表现出名词提取困难，而动词提取保持相对完好（Miceli et al., 1984） 。 名词和动词的神经语言学研究是针对脑损伤病人的名词和动词的两重分离现象展开的。 Elizabeth Bates et al.（1991）开展过汉语名动分离的神经
2、语言学研究。静态脑成像：CT（计算机断层扫描）MRI（磁共振成像）动态脑成像：PET（正电子发射断层扫描）Optical imaging（光成像）fMRI（功能性核磁共振成像）MEG（脑磁图）TMS（经颅磁刺激）ERP（事件相关电位）分子遗传学技术基因 CT（computed tomography），是电子计算机X射线断层扫描的简称，于20世纪70年代用于临床，是一种功能齐全的病情探测仪器。 Jonathan D. Rohrer, William D. Knight, Jane E. Warren, et al. Word-finding difficulty: a clinical anal
3、ysis of the progressive aphasias. Brain, 2008,131(Pt1):8-38 MRI（Magnetic Resonance Imaging ），即磁共振成像。 MRI是一种影像学诊断技术，于20世纪80年代应用于临床。MRI的原理是，原子核位于磁场中时，其内部的质子自旋产生磁矩作用，如用一与它运动频率相同的射频脉冲来激发原子核，则原子核产生共振效应，即为磁共振。 作为近期清晰成像（高分辨率）的代表，MRI在言语障碍的神经语言学研究中主要用于脑解剖结构分析，如失语症患者的病灶定位，阿尔茨海默氏症、帕金森氏症的脑形态学鉴定等。 PET（Positron E
4、mission Tomography），正电子发射断层扫描。 PET的依据是一些放射性同位素标记的分子（如含18F的脱氧葡萄糖FDG）能正常地参加脑细胞的新陈代谢。这些同位素发射正电子，正电子不稳定，易与负电子撞击而湮灭，湮灭所生能量以两束反向-射线方式释放。测量这两束-射线的量，即可知该标记同位素分子的含量，从而作为该部位功能活动是否增强的标记。以此来观察脑内动态过程。Fig. 2 (A) Decreases (in red) and increases (in blue) of grey matter in dyslexics versus controls, superimposed o
5、n a 3D rendering of the mean grey matter image of the dyslexic subjects. (B) Decreases (in red) of white matter in dyslexics versus controls, superimposed on a 3D rendering of the mean grey matter image of the dyslexic subjects. G. Silani, U. Frith, J.-F. Demonet, F. et al. Brain abnormalities under
6、lying altered activation in dyslexia: a voxel based morphometry study. Brain, 2005,128:2453-2461. 用脑功能近红外反射光谱仪（Near-Infrared Reflectance Spectroscopy，NIRS）测量大脑皮质局部氧合血红蛋白(HbO2)和脱氧血红蛋白(Hb)含量，以观察脑内动态过程。 其中，近红外光谱介于可见光谱区与中红外谱区之间，谱区范围波长为7002500nm。Figure 2. A, Typical example of the most common pattern of
7、NIRS parameter change in the normal subjects during naming task. B, Typical example of the most frequent pattern of NIRS parameter change in the aphasic patients during the task.Kaoru Sakatani, DMSc, Yuxiao Xie, et al. Language-Activated Cerebral Blood oxygenation and Hemodynamic Changes of the Left
8、 Prefrontal Cortex in Poststroke Aphasic Patients: A Near-Infrared Spectroscopy Study. Stroke,1998,29(7):1299-1304. fMRI（functional Magnetic Resonance Imaging），功能性磁共振成像。 磁场能使处于其中的物质磁化，后者形成附加磁场，对原磁场产生影响。有的物质形成的附加磁场方向与外磁场方向相同，称顺磁质，如脱氧血红蛋白顺磁质，如脱氧血红蛋白。有的物质形成的附加磁场方向与外磁场方向相反，称抗磁质，如氧合血红蛋白抗磁质，如氧合血红蛋白。 fMRI的
9、依据是磁共振（MR）信号的血氧水平依赖性（blood oxygenation-level dependent, BOLD）。脑活动时代谢旺盛，局部脑血流增加、氧合血红蛋白增加过剩，超过了代谢消耗氧的需要，结果静脉中氧合血红蛋白比例增加，脱氧血红蛋白比例减少。前者具有抗磁性，后者具有顺磁性，其比例变化会改变MR信号。 fMRI测量的主要就是静脉中静脉中二者比例变化产生的MR信号变化。经计算，可观察脑内动态变化。Walter J.B. van Heuven, Herbert Schriefers1, Ton Dijkstra and Peter Hagoort. Language Conflict
10、 in the Bilingual Brain. Cerebral Cortex, Advance Access published April 18, 2008.Figure 3. Dutch-English bilingual brain activations showing greater activations for interlingual homographs than for English control words in (A) ELD task, and (B), the GLD task. 人脑在进行认知活动时，其磁场变化是伴随其电场变化同时产生的，从电场变化中检测出
11、的电信号是脑电，从磁场变化中检测出的磁信号是脑磁，记录的脑磁信号称为脑磁图（magnetoencephalogram, MEG）。 脑磁场是很微弱的，数量级为101000 fT（1fT=10-15T，是地球磁场的10-810-9 ，即1亿10亿分之一，只有用高灵敏度的超导磁强计才能探测到。这项工作，首次由S.J.Williamson等人于1981年完成。Liina Pylkknen, Rodolfo Llins, and Gregory L. Murphy. The Representation of Polysemy: MEG Evidence. J Cogn Neurosci., 2006
12、,18(1): 97-109.Figure 2.Sample data illustrating one participants response to all critical trials and source solutions time window by time-window. The left column shows activity in all 148 sensors. Component specific source solutions were created for all time-points indicated by the cursor. The midd
13、le column shows the magnetic field maps at the time points of the cursor and the dipole localizations of the activity. The right column shows activity over time in the modeled sources. 1990年前后，伦敦医院一位医生出于治疗目的，给病人头上安放磁铁刺激，诱发运动反射，观察到病人大姆指抽搐不已。 近年已用于临床和以人为被试的科学研究。其作用原理较简单。把一绝缘线圈放在特定部位的头皮上，当线圈中有电流通过时，就有磁
14、场产生，发出短磁脉冲(brief magnetic pulses)，后者无衰减地透过头皮和颅骨，进入皮质表层数厘米并产生感应电流，从而抑制或兴奋神经细胞的活动。 研究发现，不同频率、不同强度等不同参数的rTMS对皮质有相反的作用，有的刺激提高大脑皮质的兴奋性，有的刺激抑制皮质的活动。治疗。代替抗抑郁症药物，疗效较好；改善帕金森症、多发性硬化、痉挛疼痛症状。科学研究。主要利用其抑制作用，即暂时性地停止该部位的正常电流变化，以达到对脑细胞进行抑制的作用。已见报道的研究有语言、视觉、记忆、运动。例如，每10ms发一个脉冲，当该部位起作用的时刻到达时，实验指标发生变化，即可较准确地定时。有的配合脑功能
15、成像（fMRI等）确定位置，再行刺激以提高定位精度。Figure 1.Motor excitability during speech perception. A) Data from stimulation of the left primary motor face area in a single subject when listening to speech, listening to non-verbal sounds, viewing speech, and viewing eye movements. EMG recordings from individual trials
16、are superimposed and the dotted line indicates the time of stimulation. The horizontal bar represents 10msec and the vertical bar 0.5mV. Joseph T. Devlin and Kate E. Watkins. Stimulating Language: Insights from TMS. Brain, 2007, 130(Pt 3): 610-622.Fig.1.C) The relation between regional cerebral bloo
17、d flow in Brocas area and the size of the MEP evoked by single pulse TMS over the mouth region of primary motor cortex (left panel). On the right, an activation map showing the anatomical location of the significant positive relationship illustrated in the graph. 事件相关电位（ERP, event-related potentials
18、）的定义：当外加一种特定的刺激，作用于感觉系统或脑的某一部位，在给予刺激或撤消刺激时，以及当某种心理因素出现时在脑区所产生的电位变化。ERP提取原理（修改自Hillyard and Kutas,1983） 1990年，有研究报道KEs大家族，这个家族包含好几代人，并且他们当中有一半的人存在着言语和语言错乱。这个家族的言语和语言错乱的原因表明了，这都是由一种常染色体中的显性基因或相关的基因造成的。 1998年，有研究将言语错乱与7号染色体中的一段联系在一起，他们称之为SPCH1， 患者 CS，这个人的言语功能损伤与KE家族很像并且他的染色体置换影响SPCH1片段，他们就将言语错乱推断到一个特定的基因上，叫做FOXP2。 FOXP2基因在胎儿的脑组织中有较强的表达（在其他区域也有表达），FOXP2的同源基因在大鼠胚胎的大脑皮层的形成也有表达。在CS和受到影响的KE家族成员中，只有一个FOXP2基因的备份是被破坏的。
