作者簡介：張磊，金真，李科，解放軍第306醫院，醫學影像科磁共振室。
對人類語言的相關問題利用fMRI進行研究已經較廣泛地應用於認知科學領域，同樣在臨床醫療中也需要對腦語言功能進行探查，如明確患者大腦語言功能區的位置及範圍、判斷語言優勢半球、探查腦內疾病對語言功能區影響、以及外科手術前規劃語言功能區保護措施等。在首都醫學發展科研基金及國家重點基礎研究發展973計劃的資助下，解放軍第306醫院醫學影像科磁共振室利用fMRI方法，用較容易被接受的詞彙及圖片認知任務對正常志願者進行了功能測試掃描，目的在於探討與分析兩種任務對語言區的激活模式及臨床應用可行性。
資料與方法
1.研究對象：對15例正常志願者進行了fMRI檢查，其中男性8例，女性7例，平均年齡35.7±13.6歲，中位年齡32歲，均為右利手，文化程度為中專以上學歷。每位被試在fMRI檢查前均進行了刺激任務培訓，均獲知fMRI檢查內容並籤署了知情同意書，並在模擬計算機上由一位醫師監督確認可獨立完成一遍與正式任務相似的模擬任務。
2. fMRI實施方案：採用組塊設計模式。語言任務分別為動詞聯想（Verb Generation, VG）及圖片命名（Picture Naming, PN）。動詞聯想任務狀態為屏幕顯示例如「衣服」等分類名詞，要求被試聯想相應的動詞並組成詞組，如「穿-衣服」、「洗-衣服」等並默讀出來，每個名詞在屏幕上持續顯示2 s並緊隨1 s顯示注視點以保持被試注意力，要求被試在此段時間內完成圖片命名任務。任務時間段內以假隨機方式連續顯示5個名詞，詞庫中共60個名詞。靜息狀態屏幕顯示符號「####」 30 s，囑被試注視屏幕並保持靜息狀態。圖片命名任務要求被試以默讀方式命名屏幕所呈現每幅圖片，任務狀態圖片為物品、動物或靜態人物的彩色照片，圖片庫中共38幅。任務狀態時間段內圖片以假隨機方式顯示5幅，靜息狀態為兩幅常見物品圖片（電源插座及勺子）的交替顯示。整個fMIR掃描中所有任務提示語、以及執行指令均由屏幕呈現，不應用語音及動作提示。被試通過鑲嵌於頭線圈之上的反射螢光屏系統獲得fMRI指令及任務。
3. fMRI數據採集與分析：所有腦功能成像均於306醫院磁共振室完成，應用3T掃描儀進行。
4.語言優勢偏側指數（Lateralization Index, LI）分析與計算：提取每例被試左、右側大腦半球在語言任務刺激下的腦區激活範圍及部位，摒棄視皮層激活（BA17、18、19）數據，之後利用LI公式進行計算：LI = (∑L - ∑R) / (∑L + ∑R)。∑為合計，L及R分別代表左、右側大腦半球激活（不包含視皮層激活）。LI > 0.1提示左側半球優勢，LI < -0.1提示右側半球優勢，-0.1 ≤ LI ≤0.1為雙側語言分布。
結果
1. fMRI組分析結果：動詞聯想任務雙側Broca’s區（BA45）均有不同範圍及程度激活，左側基底節區、Wernicke’s區（BA39）、枕葉視區（BA18）、前額葉背外側腦區（BA46）、以及顳葉梭狀回（BA37）可見激活，同時伴有輔助運動區（BA6）較強激活，右側半球基底節區、前扣帶回（BA32）亦有激活。圖片命名任務主要激活BA18及左BA37，頂葉（BA7）、基底節區，雙側BA45亦有激活。右手對指運動激活經典運動皮層及相關區域，即左額葉初級運動區（BA4）及BA6。將腦激活疊加於SPM內置三維標準光滑腦模板圖上可見動詞聯想以雙側Broca『s區、左側Wernick』區、及相鄰語言相關腦區激活為主，即前額、顳葉語言相關腦區。圖片命名任務以枕葉視皮層激活最為廣泛並顯著，左側半球語言相關腦區額、顳葉亦見激活，表現為視皮層及顳葉後部語言相關腦區為主激活，如圖。圖中紅色代表動詞聯想任務腦區激活，綠色代表圖片命名任務腦區激活，藍色為右手對指運動腦區激活。動詞聯想以激活左側前部額、顳葉腦區為主，圖片命名以激活顳、枕葉後部腦區為主，右手對指運動激活左側初級運動區及輔助運動區。
2.個體LI計算：動詞聯想任務均可獲得激活範圍並計算出LI值，圖片命名任務1例被試激活以視皮層為主，無法獲得計算結果。兩種語言任務LI計算符合率93.3%（14/15），其中右側優勢及雙側分布各1例。
討論
通過fMRI手段明確語言優勢半球是目前較常用的方法，其快速、無創、可重複檢查的優越性在一定程度上成為最可行的取代傳統的「臨床金標準」—頸內動脈戊巴比妥鈉試驗（Wada測試）的方法。大多數研究報告表明fMRI與Wada測試對於語言優勢半球的結果判定具有較高的一致性，並且fMRI同時還可以明確語言功能區位置及範圍。但fMRI也存在一定局限性，即由於刺激任務目的不同以及統計學處理方法及標準差異亦會使最終結果出現偏差。
研究發現如果單純應用統計學閾值來判定語言任務激活區可能會造成雙向誤差，即過低的閾值會使假性激活入選，導致單側半球優勢的激活減弱而誤判為語言優勢雙側分布；過高的閾值又會掩蓋部分真性激活，而使語言雙側分布誤判為單側優勢。針對上述問題，本研究在被試執行語言任務前均增加了運動任務（右手對指運動）作為數據統計的內參照來規範統計閾值。因為對指運動的腦激活區位置、範圍相對恆定，已有研究者用運動激活區來輔助語言區定位，本研究將運動激活的強度閾值作為了判定語言區激活的一個內參照標準。右手對指運動個體分析在經矯正檢驗、P<0.001，及組分析在經矯正檢驗、P<0.01統計閾值下，結果均為對側初級運動皮層（BA4）及輔助運動區（BA6）的激活，與經典對指運動腦激活結果相符。參照運動區激活閾值，本研究語言任務最強激活區範圍及強度均高於對指運動，說明所設計的語言任務腦激活程度強於運動任務，有利於語言相關腦區的檢出。同時對指運動結果亦可作為判斷被試能否按照要求完成fMRI實驗任務的指標之一，這對判斷具有一定程度的智力低下臨床患者的fMRI配合程度尤顯重要。
fMRI作為認知學研究可以依據設計的刺激任務目的不同而產生相應語言區激活，但做為臨床應用，由於所檢患者處於疾病狀態並有可能存在一定程度的智力缺陷，因此要求所執行任務首先具備臨床可行性。本研究採用了動詞聯想及圖片命名兩個不同難度的語義任務來分析語言區的激活模式。動詞聯想是近年來應用於神經外科領域的一個語言刺激任務，要求被試將所顯示的名詞與其相關聯的動詞組成詞組，這需要被試在多個可能的備選詞庫中進行選擇與連結，需要執行更大程度的語義選擇來形成詞語。圖片命名是一個常用於評價失語症的語言任務，需要被試對呈現的每個物體或動物進行命名，無需更多的語義聯想及邏輯思維過程，因而語義相關腦區激活程度要弱於動詞聯想任務。兒童時期最早的語言產生即是由物體或人臉命名開始，因此命名任務可被認為是語言發展的基礎，是語言發育過程中的基礎組成部分。Olivier等利用PET通過圖片命名任務對志願者進行刺激，結果發現激活區主要位於初級視皮層及部分顳葉區域，因此認為命名任務並不需要複雜語義任務腦區參與，通過早期語言發育區域即可完成，並且這種功能會一直保留下來。本組結果表明動詞聯想任務對於雙側語言區均有激活，以左側半球為主，並以額、顳葉為主要分布區；圖片命名任務對於語言相關腦區亦有激活，但以腦後部顳枕葉為主要分布區。動詞聯想任務在額、顳葉前部腦區較圖片命名有更多的激活區，這與既往研究觀點相似，也說明動詞聯想對於語言區激活優於如閱讀、命名、複述等語言任務。Susanne等應用腦磁圖研究發現失語症患者對於語音或拼字任務存在功能缺陷，但是對於圖形任務（圖片命名）與正常對照組相比無顯著差別，因此認為文字與圖形形式的詞語加工分別處於兩種不同的工作路徑。在語言發展過程中，最初形成的物體名詞多存儲於右側大腦半球，隨語言發育逐漸轉移至左側大腦半球進行進一步語法及語音加工。本研究通過中文任務也進一步驗證了視皮層顯著參與了圖片命名，表明此種簡單命名任務主要依賴於早期語言發育網絡。因此，通過圖片與文字兩種語言任務能夠較完整揭示初級及高級語義功能區，為全面了解語言功能狀況提供客觀依據。同樣，對由於臨床患者智力低下原因無法執行動詞聯想任務者，可通過圖片命名來判斷語言功能區。因此兩種語言任務即可以協同性地揭示整體語言功能區，又可以互補性地對臨床上因智力缺陷而無法完成高級語言任務的患者進行功能檢查。
fMRI語言區激活可以探查腦內病變與語言功能區的關係，同樣對明確語言優勢半球亦具有重要意義。語言優勢半球判斷可通過量化計算偏側指數（Lateralization Index, LI）來進行分析，但目前尚無統一的刺激任務及計算公式。雖研究多認為fMRI是取代Wada試驗的最可行方法，但也指出對於非典型的左側語言優勢半球，即右側優勢或雙側分布者，fMRI會增大誤判機率。已有研究表明語言側別優勢會隨年齡增長而趨於明顯，由於語言任務中的視皮層激活代表了早期語言發育區域，並圖片命名任務引起的此區域激活會導致較大的數據偏倚；另外Wada測試本身也是頸內動脈供血腦區的語言功能測試，並未包含基於椎基底動脈發出的大腦後動脈供血區，而且測試發現後交通動脈開放並大腦後動脈供血有可能會影響Wada結果。本研究計算結果表明摒棄視皮層激活的計算方法對於兩種任務的LI具有較顯著的一致性，符合率達到93%（14/15），尤其對於右側優勢及雙側分布者亦具有相符結果。
本研究雖以正常志願者為研究對象，但是設計了兩種不同難度的語言任務來判斷腦激活模式，結果表明兩種任務聯合使用可以全面揭示語言區激活，對了解整體語言功能具有重要意義。雖然圖片命名任務具有一定局限性，但可作為智力低下患者無法完成動詞聯想任務的補充檢查手段。本研究將運動任務激活閾值作為語言任務標準化統計的內在參照，使語言區激活範圍及強度更加精確。圖片命名任務視皮層顯著激活表明非複雜語義任務主要由早期語言發育網絡參與，而額、顳葉前部腦區更多參與較為複雜的語義判斷。摒棄視皮層激活的LI計算證明兩種語言任務對於優勢半球判斷具有較高的一致性。本研究為進一步對臨床患者進行語言功能fMRI檢查奠定了理論及實踐基礎。