基底神經(jīng)節(jié)參與中英文書寫——來自PET-CT的證據(jù).pdf

1、研究背景：
　　 書寫是人類獨有的高級神經(jīng)活動,在人類的交流中起著重要的作用。復雜的書寫過程不僅需要視覺、聽覺、運動覺的相互協(xié)調,還需要語言、思維、理解、邏輯、記憶等認知過程的共同參與。傳統(tǒng)意義上,語言優(yōu)勢半球額中回的后部為書寫中樞,即Exner區(qū)。但是隨著臨床觀察、神經(jīng)影像、病理解剖、言語心理等方面的研究的不斷深入,越來越多的證據(jù)證明書寫依賴于廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡涉及額、頂、枕、顳等相關皮層及皮層下結構。而中文和英文分屬藏漢語系和印

2、歐語系,前者為表意文字,后者為表音文字,無論是字詞結構還是語法規(guī)則均有不同。以往研究多集中于大腦皮質與書寫的關系,近年來關注的皮層下書寫功能多為對兩種語言各自獨立的研究,結論各異。那么,這兩種語言書寫的神經(jīng)心理學機制究竟有什么不同?基底神經(jīng)節(jié)(Basal ganglia,BG)在這兩種書寫過程中是否扮演著同樣的角色?
　　 基底神經(jīng)節(jié)是位于皮層下的灰質核團,屬于錐體外系的一部分,包括尾狀核、殼核、蒼白球、丘腦底核等。在哺乳類以下

3、的動物中,大腦皮質功能不完善,基底神經(jīng)節(jié)成為運動功能的最高級整合中樞；在哺乳動物中,大腦皮質充分進化,基底神經(jīng)節(jié)通過各種神經(jīng)遞質及肽類、神經(jīng)環(huán)路參與運動調節(jié),退居于從屬地位。但是隨著對基底神經(jīng)節(jié)研究的不斷深入,學者發(fā)現(xiàn)基底神經(jīng)節(jié)不僅參與運動的控制,還參與記憶、語言、學習、推理、書寫等高級神經(jīng)活動。有學者認為基底神經(jīng)節(jié)可以作為繼Broca、Wernick區(qū)之后的“第三語言區(qū)”,具有非常重要的研究價值。臨床上一些主要以基底神經(jīng)節(jié)損害為主的疾

4、病,如帕金森病(Parkinson’s disease,PD)、亨廷頓病(Huntington’s disease,HD)、肝豆狀核變性(Wilson’s disease,WD)、皮質基底神經(jīng)節(jié)變性等,可引起不同性質書寫障礙,例如小寫癥、構字障礙、視空間失寫等等,提供了推測基底神經(jīng)節(jié)參與書寫過程的線索,但是由于臨床病例的復雜性,尚難以完全確定有無基底神經(jīng)節(jié)之外的其他腦結構損害與書寫障礙有關。因此,臨床病例研究的不足為進一步在健康人群中進

5、行書寫研究提供了必要性。
　　 目前,隨著功能神經(jīng)影像學的不斷發(fā)展,功能磁共振(functional magneticresource imaging,fMRI)、腦磁圖(magnetoencephalogram,MEG)、正電子發(fā)射計算機體層顯像-計算機體層顯像(positron emission tomography-computer-tomography:,PET-CT)對書寫相關腦區(qū)的活體研究提供了更為有效和精確的定位,

6、具有較好的空間及時間分辨率。但是由于研究手段、實驗范式、研究對象等的不同,實驗結果難以統(tǒng)一。功能磁共振因其較好的空間分辨率及費用低廉成為目前主要的研究手段,但是其難以模擬常規(guī)書寫且掃描時間過短難以進行持續(xù)性書寫研究。腦磁圖具有較高時間分辨率,但不能探測與顱骨表面垂直方向的徑向電流,它只對與顱骨表面成切線方向的電流信號敏感,而腦內神經(jīng)細胞排列不規(guī)則,所以局部腦區(qū)實際激活功率的探測將會不可避免的受到影響。PET-CT,又稱分子成像,雖然價格

7、昂貴,但其可從測量示蹤劑在腦內神經(jīng)細胞的代謝來直觀的顯示書寫的功能區(qū),可將刺激任務的執(zhí)行與掃描分離,適用于持續(xù)書寫的研究,但目前在書寫功能的研究中應用較少。所以應用PET-CT對健康受試者的書寫進行分析,對于探討基底神經(jīng)節(jié)在書寫中的作用是一個新的切入點。本實驗選擇以中文為其第一語言的健康中國大學生及以英文為其第一語言的印度留學生為受試者,采用PET-CT為研究手段,主動書寫為實驗范式,統(tǒng)計參數(shù)圖(statistical parametr

8、ic mapping,SPM)為統(tǒng)計軟件,分別觀察中英文書寫作業(yè)中基底神經(jīng)節(jié)的葡萄糖代謝,進而觀察其激活情況,以期探討基底神經(jīng)節(jié)在中英文書寫中的作用及其差異,并進一步推測其神經(jīng)心理學機制。
　　 研究目的：
　　 應用PET-CT揭示中英文書寫作業(yè)中基底神經(jīng)節(jié)的激活情況,獲得基底神經(jīng)節(jié)是否參與中英文書寫過程的證據(jù),分析中英文書寫過程中基底神經(jīng)節(jié)激活的差異,探討其神經(jīng)心理學機制。
　　 研究對象
　　 中文

9、書寫組受試者6名,男性,年齡23～25歲,平均年齡23.67±0.82歲,中文為其第一語言,為南方醫(yī)科大學在讀本科生。英文書寫組受試者6名,男性,年齡18～21歲,平均年齡20.17±1.07歲,英語為其第一語言,為南方醫(yī)科大學在讀本科印度留學生。受試者均為健康右利手者且均可進行流利篇章書寫,無神經(jīng)及精神系統(tǒng)疾病,艾森克人格測驗篩選為穩(wěn)定型。本試驗通過了南方醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會的批準,受試者在詳細了解本試驗的基礎上自愿簽署了知情同意書。<

10、br>　　 研究方法
　　 所有受試者均接受2次PET-CT掃描,每次各完成1次書寫作業(yè)。中文書寫組的實驗任務為第一次的假寫作業(yè)和第二次的中文書寫作業(yè)。英文書寫組的試驗任務為第一次的假寫作業(yè)和第二次的英文書寫作業(yè)。2次書寫作業(yè)之間間隔3～5天。根據(jù)中英文書寫的筆勢特征,中文的假寫作業(yè)設計為以常規(guī)書寫姿勢逐格涂黑稿紙空格,英文的假寫作業(yè)設計為以常規(guī)書寫姿勢在信紙上畫螺旋圖形,均不產(chǎn)生文字；中英文書寫作業(yè)均設計為命題篇章書寫。受試

11、者每次作業(yè)時采用PET-CT進行掃描以獲得假寫作業(yè)和文字書寫作業(yè)時的圖像數(shù)據(jù),進而應用SPM2對每組兩次作業(yè)的圖像數(shù)據(jù)進行配對f檢驗比較,從而獲得中英文文字書寫各自葡萄糖代謝增高的區(qū)域及相應的腦功能激活圖。應用SPM2對中文書寫作業(yè)和英文書寫作業(yè)進行兩個樣本t檢驗的分析,從而獲得中英文書寫相比較的葡萄糖代謝增高的區(qū)域及相應的腦功能激活圖。
　　 結果
　　 1.中文書寫組中文書寫作業(yè)與假寫作業(yè)比較激活區(qū)為右側尾狀核(P<

12、0.01):
　　 2.英文書寫組英文書寫作業(yè)與假寫作業(yè)比較激活區(qū)為左側尾狀核頭(P<0.01):
　　 3.中英文書寫作業(yè)比較激活區(qū)為右側殼核(P<0.01)。
　　 結論
　　 1.右側尾狀核參與中文書寫過程,并在右利手受試者中具有同側優(yōu)勢性；
　　 2.左側尾狀核參與英文書寫過程,并在右利手受試者中具有對側優(yōu)勢性；
　　 3.右側殼核在中英文書寫作業(yè)比較時激活,參與中文復雜的視空間構