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语言认知功能的磁源成像研究

作　者: 张华宁
导　师: 吴育锦
学　校: 河北医科大学
专　业: 神经病学
关键词: 脑磁图磁源成像视觉语言听觉语言图片命名数字对比计算
分类号: R741
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

语言是人脑特有的高级功能，阐明语言的脑机制对揭示人脑的奥秘及先天性或获得性语言障碍的发病机理具有重要意义。研究语言认知功能就是研究人脑对语言信息的加工、处理与整合机制，包括语言的输入、储存、内部加工与提取和输出等过程。国内、外学者已经对文字的形、音、义加工处理的脑机制开展了大量研究。他们最初采用认知心理学的方法，如反应时间记录法、眼动记录法等，获得了大量的实验数据；或者运用临床研究方法，搜集失语症、语言障碍患者的病案以发现规律，但是由于上述检测技术手段的局限性，很难直接对人脑的语言功能直接进行研究，一些关键问题仍未获得肯定的结论。近些年来发展起来的脑功能成像技术为研究者直接观察和分析人脑活动提供了较直观的手段。脑功能成像技术包括功能磁共振成像（fMRI）、正电子发射扫描（PET）、事件相关电位（ERPs）和脑磁图（MEG）等。十几年前，Posner在华盛顿大学运用PET，首次研究了视、听觉呈现后，在受试者“看词”、“听词”、“读词”和“产生词”等认知加工过程中的脑活动，论文发表在《科学》上，从而拉开了运用脑功能成像技术研究认知科学的序幕。自此以后，在世界各国掀起了运用脑功能成像技术研究人脑高级功能的热潮。MEG是magnetoencephy的略写，中文译为脑磁图。MEG是一种应用脑功能图像检测技术对人体实施完全无接触、无侵袭、无创伤的脑研究和临床应用设备。它具有极高的灵敏度，可以准确地捕捉到这些来自大脑深部极其微弱的信号，进行处理分析；它具有极高的时间分辨率（约1ms），是目前所有神经科学科学仪器中最高的时间分辨测量技术，可以准确地测定脑内生理活动的次序性，分辨原发病灶和继发病灶；它具有较高的空间分辨率，可以将脑功能信号重合在CT或MRI图像上，重合精度达2mm以下，可以相当准确地测量病灶范围和重要的生命结构的关系。与fMRI和PET相比，三者的空间分辨率大致相当，但是在时间分辨率方面明显高于后两者。将MEG高时空<WP=5>分辨率的偶极子三维定位图叠加在MRI、CT的图像上，能够实时地合成出象电影一样在解剖结构中活动的功能图像，可以动态观察和追踪脑神经活动的起源和传导通路。这种解剖和功能检测的互补与结合，给临床和科研提供了精确的、实时的三维神经功能定位解剖图，即磁源成像（magnetic source imaging，MSI）。目前MSI是唯一既能对快速变化的脑功能活动进行监测定位，又无需采用放射性药物注射或其他有创伤性的诊断方法。本研究通过使用MSI研究正常受试者在图片命名（或语言产生）、视觉语言、数字对比和计算以及听觉语言任务的认知加工中的脑活动，探索人类与语言认知有关的高级脑功能，为进一步研究先天性语言障碍和获得性失语症的病因病理和诊疗技术奠定基础。1 视觉语言的MSI研究本实验研究了正常志愿者看到真词、假词和符号后，其脑内识别过程的动态功能组成。10例受试者主动配合完成书面文字及符号的识别任务，在此过程中，受试者在磁屏蔽室内接受306通道全头型生物磁仪的检测，所有刺激产生的脑磁信号被计算机按照真词组、假词组和符号组分别叠加，并被处理为等电流偶极的形式动态描述脑内局灶性皮质兴奋。上述MEG检查后再对受试者进行MRI检查，并对MRI原始图像进行三维重建，获得三维立体脑图像，最后通过工作站拟合软件将在MEG上获得的脑功能资料与在MRI上获得的脑结构资料进行叠加，以便在MRI提供的解剖结构基础上获得MEG提供的脑功能皮质兴奋的定位信息，即磁源成像（MSI）。结果表明：1、10例受试者分别在视觉上接受真词、假词和符号刺激后约100ms左右，各组受试者的双侧枕叶内侧涉及视觉特征分析的平均兴奋源数目及平均兴奋源强度均无经过统计学检验(u检验)，以上各组受试者之间的双枕叶内侧涉及视觉特征分析的平均兴奋源数目无显著差异(见Table 1)显著性差异（P>0.05）；2、10例受试者分别接受真词、假词和符号刺激后约150ms，真词组和假词组的左颞、枕叶交界区下部涉及字形分析的兴奋源数目及平均兴奋源峰值明显高于符号组（P<0.05）；3、10例受试者分别接受真词、假词和符号刺激后约275-600ms，真词组和假词组的左侧Wernicke区前部颞上回后部涉及音韵处理的兴奋源数目<WP=6>和左侧Wernicke区后部顶叶角回涉及视觉语言信息（包括词形、语音及语义等）的汇总整合处理的兴奋源数目明显高于符号组（P<0.05）；4、10例受试者分别接受真词和假词刺激后约400-600ms，真词组的左侧颞中回及左侧颞叶内侧皮层涉及词义调用和记忆的兴奋源数目明显多于假词组（P<0.05），而假词组的双侧中央前回的邻近口腔运动区部分涉及不自主发音的兴奋源数目明显多于真词组（P<0.05）；5、在10例右利手受试者的文字识别过程中，真词组和假词组的大脑兴奋不对称指数平均值分别为12.8%和11.6%，而符号组的大脑兴奋不对称指数平均值约为3.9%，前者明显大于后者（P<0.05），左侧大脑半球占明显优势。本研究利用MEG的高时空分辨率特性，描述了在书面文字识别过程中脑内兴奋的动态分布。以上结果提示，在刺激出现后约100-150ms内，文字和符号引起涉及视觉特征分析的脑内兴奋特点是类似的；在刺激出

全文目录

中文摘要  4-11
英文摘要  11-20
英文缩略词表  20-21
研究论文语言认知功能的磁源成像研究  21-70
  引言  21-22
  第一部分视觉语言的磁源成像研究  22-39
    前言  22-23
    材料与方法  23-25
    结果  25-27
    讨论  27-30
    参考文献  30-31
    附图  31-39
  第二部分图片命名的磁源成像研究  39-52
    前言  39
    材料与方法  39-41
    结果  41-42
    讨论  42-47
    参考文献  47-49
    附图  49-52
  第三部分数字对比和计算的磁源成像研究  52-61
    前言  52
    材料与方法  52-54
    结果  54-55
    讨论  55-57
    参考文献  57-59
    附图  59-61
  第四部分以汉语为母语者的中、英文语言功能区的磁源成像研究  61-70
    前言  61
    材料与方法  61-63
    结果  63-64
    讨论  64-65
    参考文献  65-67
    附图  67-70
综述1 语言功能及其功能失调的MEG研究  70-80
综述2 数字处理和计算的脑基础  80-95
致谢  95-96
个人简历  96-97

语言认知功能的磁源成像研究

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