蒙汉双语者的汉语词汇命名加工脑机制的功能磁共振成像

赵澄，王晓怡，陈学志，刘巨涛，卢洁，李坤成

词汇命名任务是判断认知功能障碍常用的测查任务，也是认知神经科学领域中研究词汇形音转换的经典范式。众多研究表明，对不同语种的词汇命名任务人脑的激活区域及强度不尽相同。我国内蒙古大部、东北以及新疆的部分区域分布着大量蒙汉双语者，但目前有关蒙汉双语脑加工机制方面的研究很少。脑功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）为第二语言的脑加工偏侧化研究提供了有效手段。本研究采用fMRI技术观察蒙汉双语健康志愿者及单汉语者在汉语词汇命名任务中激活脑区的差异，探讨蒙汉双语者在第二语言词汇命名加工过程中的脑机制。

材料与方法

1.一般资料

将15例蒙汉双语健康志愿者[男8例，女7例，年龄18～20岁，平均（18.9±0.7）岁]及15例单汉语[男8例，女7例，年龄18～20岁，平均（18.8±0.7）岁]受试者纳入本研究，其中蒙汉双语者的母语为蒙语。两组被试均为右利手，视力正常或者矫正正常，教育年限及汉语学习年限均为10年以上；体内无金属植入物，既往无心、肺、肝、肾等重要脏器疾病史，无精神病史，头颅MRI平扫未见颅内病灶。所有志愿者均在实验前签署知情同意书。

2.试验任务

试验采用的刺激材料是从舒华等修订（1989年）的Snodgrass资料库中选出的80个与白描图相对应的双字词，如老虎、草莓、绵羊等，将材料随机分成两组，并对两组词的频率、名称一致性、概念一致性、表象一致性和视觉复杂性进行了控制（表1）。本研究为蒙汉双语者语言认知系列研究的一部分，所用材料与前期研究相同[1]。

表1 操纵变量及控制条件匹配情况表

fMRI试验测试后用7点量表测查两组被试对汉语词的熟悉程度，结果均在6以上。

研究采用组块设计，任务和控制条件等时交替出现，共5个任务组块，6个控制组块。每个任务组块内有8个项目，每个项目呈现时间2000ms，间隔时间1000ms，基线为“十”字，扫描时间4min 24s。在进行fMRI扫描时，要求被试注视计算机屏幕中央并保持头部不动，同时对呈现的汉语词做命名任务。

3.扫描参数

采用Philips Achieva x－series 3.0TMR 成像系统、标准8通道头颅线圈进行图像采集。首先采用SE序列行颅脑横轴面T1WI，扫描参数：TR 156ms，TE 2.46ms，层厚4.0mm，间隔1.2mm，视野24.0cm×24.0cm，矩阵256×256，扫描25层。然后采用单次激发平面回波成像（echo planar imaging，EPI）序列行BOLD－fMRI，扫描层面与 T1WI相同，扫描参数：TR 2000ms，TE 30ms，翻转角90°，层厚4.0mm，间隔1.2mm，视野19.2cm×19.2cm，矩阵64×64。最后采用三维反转恢复快速扰相梯度回波（3DTFE T1WI）序列行矢状面连续176层覆盖全脑扫描，以进行三维重建及空间配准，扫描参数为：TR 7.6ms，TE 3.7ms，翻转角8°，层厚2.0mm，间隔1.0mm，视野25.6cm×25.6cm，矩阵256×256。整个扫描过程中要求受试者保持头部不动，所有受试者均完成了实验要求，头动范围小于1／2体素。

图1 熟练蒙汉双语与单汉语被试在汉语词汇命名任务过程中的脑功能激活。a）蒙汉双语者；b）单汉语者。

4.数据处理

采用国际上通用的AFNI（Analysis of Functional NeuroImages）软件处理分析脑成像数据。预处理中首先去掉功能像前4个时间点的数据，然后进行时间平滑、头动校正和去线性漂移的处理，并对图像进行各向同性高斯平滑（全宽半高＝6mm），然后计算功能像的信号变化率，进行数据标准化，之后将功能像与三维全脑结构像对齐和空间标准化，并在此标准坐标体系内以2mm×2mm×2mm的体积单元进行重新采样。通过组别为固定因素、组内为随机因素的ANOVA组分析分别得到两组被试汉语词汇命名任务的脑激活结果，并比较两组被试间词汇命名任务的脑激活差异。采用AlphaSim程序对激活图进行校正，校正后体积＞184mm3、F＞28.12且P＜0.005定义为激活。差异激活图校正后体积＞120mm3、F＞4.26且P＜0.01定义为激活。根据脑激活差异结果作进一步ROI分析，以激活脑区峰值点坐标为球心，画6mm的球形ROI，同时做对侧区域的球形ROI。

结 果

熟练蒙汉双语与单汉语健康志愿者在进行汉语词汇命名任务时，均显著激活双侧枕叶[布罗德曼分区（Brodmann area，BA）17、18、19]、双侧扣带回后部（BA30）、双 侧 颞 中 回 （BA21、22）、左 侧 顶 下 小 叶（BA40）、左侧顶上小叶（BA7）、左侧额中回（BA6）及左侧额中额下回（BA9、45、47）等脑区（图1）。

比较蒙汉双语与单汉语受试在词汇命名任务时激活脑区的差异，蒙汉双语者在双侧枕叶（BA18、19）、扣带回后部（BA20）、左侧丘脑、右侧颞上回（BA22）和颞中回后部（BA21）的激活比单汉语者显著增加（图2）。蒙汉双语者与单汉语者在词汇命名任务时存在激活差异的脑区的Talairach坐标见表2。以右侧颞中回的激活峰值点坐标为球心，画6mm的球形ROI，同时做对侧区域的球形ROI。取双侧颞中回标准化后的回归值做ROI分析，结果显示颞中回的功能激活有明显右侧优势（图3），且蒙汉双语者的右侧颞中回激活较单汉语者显著增强（P＜0.05）。

图2 蒙汉双语者与汉语被试在汉语词汇命名任务过程中的脑功能激活差异图（校正后P＜0.05）。橙黄色表示蒙汉双语者较汉语者激活显著的脑区，蓝色表示汉语被试较蒙汉双语者激活显著的脑区。

表2 蒙汉双语与单汉语词汇命名任务激活差异的主要脑区

讨 论

图3 蒙汉双语者与单汉语者在汉语词汇命名时双侧颞中回激活ROI分析，两侧差异有显著性意义（P＜0.05），颞中回的功能激活有明显右侧优势，且蒙汉双语者的右侧颞中回激活程度显著高于单汉语者。

本研究结果显示，蒙汉双语者在加工汉语词汇信息过程中，右侧颞中回和颞上回后部较单汉语明显激活，蒙汉双语者对词汇信息加工的结果为第二语言的偏侧化研究提供了新证据。有学者利用fMRI对西班牙语和英语双语者作韵文任务的语音处理研究，提示右侧大脑半球在联合语言及语音任务时激活显著增加，且激活主要位于右侧颞中回后部[2]。英语语音和语义任务也显示右侧大脑半球显著激活[3]。对双语者词汇产生任务的fMRI发现，第一语言和第二语言任务时左前额叶均有显著地激活，另外使用第二语言过程中右侧前额叶激活[4]。对第一语言为汉语的汉英双语者执行单词语义理解任务，发现两种语言任务作业时脑区激活分布存在明显重叠，多数受试者以左侧脑区激活明显，未发现特异性的汉语或英语加工脑区[5]。

本研究利用fMRI技术研究熟练蒙汉双语者对汉语词汇命名加工的神经机制，结果显示蒙汉双语者在加工汉语语音信息过程中，右侧颞中回后部表现为更强激活，与以前的研究中发现的第二语言的左侧优势不同[6-9]，提示蒙汉双语者命名第二语言时词汇存在特殊性。本研究组前期对熟练蒙汉双语者的汉语语义判断加工机制的进行了fMRI研究，结果显示主要激活脑区为左侧舌回、颞中回、顶上小叶、额中回及额下回等[1]，提示蒙汉双语者对汉语语义判断和词汇命名的脑激活区存在差异。蒙汉双语者进行语义判断任务时，因汉语与蒙语的语义加工区域重叠，因此在长期的学习和语言训练过程中，只是表现为同一语义加工区的加工深度不同。另一方面，因汉语与蒙语的语音完全不同，蒙汉双语者在学习蒙语和汉语的过程中所采用的策略不同，从而导致涉及的语音加工区域及形音转换区域可能也会有所不同。在本研究中，蒙汉双语者进行汉语词汇命名时，在右侧颞中回表现出比单汉语者相应区域更强的激活，提示加工汉语时可能存在第二语言的神经加工机制。

由于蒙汉双语者脑加工机制与汉语者不同，本结果对于蒙汉双语患者的临床研究具有指导意义。由于饮食习惯及天气条件，蒙族脑卒中的发生率很高，本研究结果对于这些人群发病后语言功能障碍的脑机制及其功能恢复有重要意义，此外对于脑肿瘤等需要进行手术治疗的蒙汉双语患者，本研究结果对保护患者的语言功能区也可提供有价值的信息。fMRI作为揭示语言脑加工处理机制的新方法，不仅能为蒙汉双语者的语言加工脑机制研究提供影像学依据，而且随着研究的推广和深入，今后将对临床诊治蒙汉双语患者累及语言的脑疾病具有重要价值。

[1]陈学志，周连军，杨倩，等.熟练蒙汉双语者语义加工脑机制的fMRI分析[J].中国医学影像技术，2012，28（8）：154－157.

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