姚婧璠,陈红燕,张玉梅
·专题·
皮质下失语症的临床表现及机制
姚婧璠,陈红燕,张玉梅
近年来,随着影像学技术的不断发展,由皮质下结构损害所致的失语症越来越常见。本文综述近年有关皮质下失语的文献,重点讨论皮质下结构的解剖特点、皮质下失语的临床特点及发病机制。
皮质下失语;临床特点;发病机制;综述
[本文著录格式]姚婧璠,陈红燕,张玉梅.皮质下失语症的临床特点及机制[J].中国康复理论与实践,2015,21(2):130-133.
CITED AS:Yao JF,Chen HY,Zhang YM.Features and pathogenesis of subcortical aphasia(review)[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(2):130-133.
早在1885年,Lichtheim便提出皮质下结构参与语言加工过程的观点[1]。1906年,Marie提出“语言不能区”,包括丘脑及基底节区的一部分,首次提出皮质下失语这一概念[2]。近40年来,随着影像学检查技术的不断发展,特别是电子计算机X射线断层扫描(computed tomography,CT)、单光子发射计算机断层成像术(single-photon emission computed tomography,SPECT)、正电子发射计算机断层扫描(positron emission tomography,PET)、局部脑血流(regional cerebral blood flow,rCBF)监测、功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)等技术的应用,皮质下结构损害所致的失语症越来越多地被识别。
传统认为,失语症系由大脑优势半球皮层经典语言区,如位于额下回后部的Broca区、颞上回后部的Wernicke区等病变所致,且不同部位的损害有相对特异的临床表现。皮质下损害所致失语症的临床特点及其发生机制一直是神经心理学及神经康复学研究的热点之一。目前,国内外学者普遍认为[3-6],皮质下失语症是由各种原因[3,7-10](如出血、梗死、脓肿、变性等)引起的纹状体-内囊结构、丘脑和/或脑室周围白质(不包括紧邻各脑区的皮质下白质)的局限性病变所致。根据病变部位又可分为如下4类[11]:内囊纹状体失语(也称基底核性失语)、丘脑性失语、脑室周围白质失语及小脑失语(认为右侧小脑参与非运动性语言过程)。但这些皮质下结构在语言过程中所起的作用尚不十分明确且备受争议。本文结合国内外相关研究观点及自身研究成果,就皮质下结构的解剖特点、皮质下失语症的临床表现、产生机制及影像学脑网络研究等方面加以讨论。
皮质下结构主要包括纹状体内囊区、丘脑、脑室周围白质及放射冠区等。纹状体主要由尾状核、壳核、苍白球等组成,是锥体外系的重要组成部分,调节人体的随意运动、维持肌张力及姿势反射等。丘脑是间脑中最大的卵圆形灰质核团,是人类最重要的感觉传导中继站。位于尾状核、背侧丘脑与豆状核之间的内囊,则由多种传递运动及感觉的上、下行纤维传导束组成。三者在解剖上紧密相连、关系密切。
临床上,内囊纹状体失语常累及优势半球尾状核头、壳核前上区、内囊前肢、苍白球,亦可由非优势侧基底核病变所致;丘脑性失语常与优势半球丘脑腹外侧核有关,也可能与丘脑腹前核、丘脑枕、丘脑后核有关;而脑室周围白质失语主要累及侧脑室旁前外侧、上部、前上部、极前部、后部等;此外脑岛及颞峡也参与了皮质下失语[5]。
随着神经科学的发展,目前普遍认为,基底神经节除参与运动功能的调节外,还接受感觉纤维及边缘区纤维等的传入,是一个高级整合机构,在语言的执行过程中起重要作用[12]。有研究显示,基底神经节与额叶保持密切联系,主要通过以下5种皮层-皮质下环路参与高级认知功能活动:躯体运动、眼球运动、前额叶背外侧、前额叶眶面以及扣带回前部[13]。通过对灵长类动物的研究,人们发现基底节的传出纤维中约1/3直接到达额前区,包括9区、46区及12区侧面,这些区域在语言产生过程中起重要作用[14]。进一步研究发现,在基底节-丘脑-皮质环路中,尾状核及壳核是整合广泛大脑皮层信息的主要结构[15-16]。两者分别接受来自前额及运动前区的传入纤维,发出纤维到苍白球,后者又发出纤维至背侧丘脑的腹前核及腹外侧核,然后经内囊到达大脑皮质运动区,对言语流畅性产生不同的作用。Thames等对20例艾滋病患者进行语音及语义流畅度测试,同时行fMRI观察尾状核及壳核的变化情况,发现基底节在言语流畅性中起“双重分离”作用:尾状核在词汇的产生中起重要作用,而壳核主要与词汇转换有关[12]。
近年来,多项研究发现,丘脑在语言加工过程中起重要作用[17-19]。丘脑由30余个核团构成,除发出纤维投射到运动区和辅助运动区外,还同顶叶、颞叶和枕叶之间存在往返纤维联系。临床上,丘脑腹侧核群(尤其是腹前核及腹外侧核)、丘脑枕以及非特异性核团损害常与语言障碍相关。1997年,Nadeau等提出“选择性接触模式(selective engagement model)”这一概念,指语言信息经大脑皮层、丘脑下脚至丘脑网状核,后者对丘脑其他结构产生影响,特别是丘脑正中核,此后再反馈至大脑皮层。Ullman等认为,皮质-纹状体-苍白球-丘脑-皮质环路参与语言加工过程,即丘脑腹外侧核、腹前核发出纤维弥散地分布到大脑皮质运动区,腹外侧核还发出纤维到中央前回下1/ 3处,相当于口颊发音器官代表区,同时也接受额叶前部,包括Broca区来的纤维;丘脑枕和颞叶及颞-顶-枕联合区有输入输出的纤维联系;纹状体区的纤维投射到苍白球,后者发出纤维到背侧丘脑,再依次投射到运动前区、中央沟区及躯体感觉区皮质。Wahl等应用侵入性神经电生理方法对丘脑进行深部电刺激,发现其在语义及语法加工过程中起重要作用,而基底节所起的作用不大[20]。Ketteler等以正常人为研究对象,亦发现在高级语言活动中,除顶下小叶、前额叶、扣带回、运动区及运动前区广泛激活外,丘脑及部分基底节(尾状核、壳核)亦有明显激活[21]。而基于Wahl等的研究,Munte认为丘脑是“语言监测器”[22]。
皮质下失语可表现为多种失语症类型,但其语言障碍的程度常较皮质性失语症轻,词汇记忆障碍往往较突出[23]。复述能力相对保留是其共同特征[6,24](与经皮质失语症相似),但不同类型常有其较为特征性的语言障碍特点[7]。
丘脑性失语的表现多种多样,优势侧丘脑腹前核及腹外侧核病变常可导致短暂失语综合征[23],常影响词汇语义加工过程[6],以错语、持续言语及命名障碍为主,语法错误并不常见[25-26]。概括起来常有如下特点:急性期多缄默、音量小、声调低、发音尚清晰,言语尚流畅,自发性语言输出减少;错语较多见,尤其是动词性错语,命名时突出,也可见新语、杂乱语、间断性应用术语,有模仿言语、言语持续现象等;常伴较严重的命名障碍;听理解能力受损,能理解单词及简单句,有不同程度的书写障碍;复述相对保留,但句子越长复述能力越差。严重者可见语言障碍程度自发性波动;此外,丘脑损伤可产生语言前水平,即语言感知水平的功能障碍[2,6,18,27]。
纹状体内囊性失语多由尾状核头、壳核、内囊前肢病变所致,与丘脑性失语不同,主要引起语音障碍[6,28]。其主要特点为自发性言语欠流利,病变靠前倾向非流利,靠后倾向流利;发音欠清晰,发音过弱,音韵、音律障碍,字音或语调发得不准,但不偏离原来的音位;错语相对少见,常为语义性错语,受其影响常有命名障碍;复述相对保留,但对长句复述差,对较复杂的口头指令执行明显障碍;文字理解差,书写特别是自主书写障碍突出[2,6,23]。
目前国内外对脑室周围白质失语的研究相对较少,有研究发现其临床表现与纹状体内囊性失语相似,但对长句的理解较好,主要为语言的产生受到影响[29]。
目前,有关皮质下失语症的发病机制尚无明确定论,但有如下几种假说[3]:①神经机能联系失能(diaschisis),也称受损伤远隔部位的生理功能障碍,指的是皮质下病变切断了皮质与皮质下的功能联系,导致皮质去传入而导致失语的发生;②皮质下结构直接参与语言加工过程,皮质下结构损害可直接导致失语;③皮质下病变导致皮层语言区的低代谢及低灌注,如血肿压迫、缺血半暗带等的影响;④皮层语言区断离(disconnection);⑤皮质下病变所致的皮层调节语言功能的释放。皮质下失语是以上一种或多种机制综合作用的结果[30]。
3.1 神经机能联系失能、皮层语言区低代谢及低灌注
近年来,已有许多研究表明,皮质下失语症是由皮质低代谢、低灌注造成,而后者又与神经机能联系失能有关[10,31-40]。低灌注是低代谢的结果,而非其原因[38]。皮质下失语的严重程度与皮质低灌注的程度呈正相关[39],且失语症状随着皮质低灌注的改善而改善。其临床表现则与皮质低灌注的范围有关[32]。本院15例丘脑或基底节梗死患者中,表现为运动性失语的5例,期中4例Broca区与对侧镜像区比较处于低灌注及低代谢状态;表现为感觉性失语的4例,其中3例Wernicke区有类似变化。这与有关学者的结论一致,即表现为运动性失语的患者,额叶及Broca区缺血较重;感觉性失语患者在颞叶及Wernicke区缺血较重;混合性失语的患者,颞顶叶、Broca区及Wernicke区缺血均较重[41]。
Takahashi应用SPECT技术对皮质下梗死患者皮质脑血流成像与受体成像的差异进行分析,认为由于皮层及皮层下神经功能联系中断,使得脑皮质失传入而发生代谢降低及功能下降,进而产生皮质低灌注。此外,可能还有如下机制参与。①占位效应:脑内血肿及周围水肿压迫颅内血管造成脑血流量自动调节障碍,使得脑皮质血流量减少。但郭富强等认为这并不能解释皮质下深部小梗死所伴随的皮质血流量下降[42]。②缺血半暗带:即梗死灶周围低灌注血流。③血管活性物质效应[5,42]:即脑出血后,出血部位存在血管活性物质的释放和吸收,使周边血管痉挛,导致皮质区血流减少。
3.2 皮质下结构损伤
基底神经节,特别是尾状核、壳核,以及丘脑等在语言的加工、整理及协调过程中起重要作用。有研究表明,这些结构可能参与与语言有关的启动效应、逻辑推理、语义处理、言语记忆、语法记忆等高级认知功能[43],故皮质下失语的产生与皮质下结构的直接损害有一定关系。
我们对5例表现为运动性失语的皮质下梗死患者行磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)及弥散张量纤维束示踪(diffusion tensor fiber tractography,DT-FT)检查,其中1例患者未见明显皮层语言区的低灌注及低代谢表现,而是表现为Broca区纤维束的减少、移位及变形。
图1 皮质下结构低灌注及低代谢
图2 皮质下结构损伤
由于语言网络的复杂性,目前有关皮质下失语的临床特点及相关机制尚不十分明确,许多问题有待进一步解决。随着现代科技的不断发展,我们应当充分利用影像学技术特别是功能影像学手段对其进行进一步深入探讨,进而为皮质下失语症患者的康复治疗提供理论指导。
[1]Robin DA,Schienberg S.Subcortical lesions and aphasia[J].J Speech Hear Disord,1990,55(1):90-100.
[2]Demonet JF.Subcortical Aphasia(s):a controversial and promising topic[J].Brain Lang,1997,58(3):410-417.
[3]Nadeau SE,Crosson B.Subcortical aphasia[J].Brain Lang,1997,58 (3):355-402.
[4]单春雷,于美霞.皮质下失语症的特点及其相关机制探讨[J].中国临床康复,2004,8(4):720-721.
[5]李素梅,崔成立,高凤霞.皮质下失语症产生机制的研究现状[J].中国康复医学杂志,2010,25(4):382-385.
[6]Kulgic-Obradovic DC.Subcortical aphasia:three different language disorder syndromes?[J].Eur J Neurol,2003,10(4):445-448.
[7]D'Esposito M,Alexander MP.Subcortical aphasia:distinct profiles following left putaminal hemorrhage[J].Neurology,1995,45(1):38-41.
[8]Megens J,van Loon J,Goffin J,et al.Subcortical aphasia from a thalamic abscess[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry,1992,55(4):319-321. [9]Schmand B,de Bie RM,Koning-Haanstra M,et al.Unilateral pallidotomy in PD:a controlled study of cognitive and behavioral effects.The Netherlands Pallidotomy Study(NEPAS)group[J].Neurology,2000,54(5):1058-1064.
[10]Hillis AE,Baker PB,Wityk RJ,et al.Variability in subcortical aphasia is due to variable sites of cortical hypoperfusion[J].Brain Lang,2004,89(3):524-530.
[11]陈海,王默力.皮质下失语的研究与进展[J].中国临床康复,2005,9 (48):107-110.
[12]Thames AD,Foley JM,Wright MJ,et al.Basal ganglia structures differentially contribute to verbal fluency evidence from Human Immunodeficiency Virus(HIV)-infected adults[J].Neuropsychologia,2012,50 (3):390-395.
[13]Cummings JL.Frontal-subcortical circuits and human behavior[J]. Arch Neurol,1993,50(8):873-880.
[14]Crescentini C,Lunardelli A,Mussoni A,et al.A left basal ganglia case of dynamic aphasia or impairment of extra-language cognitive processes?[J].Neurocase,2008,14(2):184-203.
[15]Mega MS,Cummings JL.Frontal-subcortical circuits and neuropsychiatric disorders[J].J Neuropsychiatry Clin Neurosci,1994,6(4): 358-370.
[16]Thakkar KN,van den Heiligenberg FM,Kahn RS,et al.Frontal-subcortical circuits involved in reactive control and monitoring of gaze[J]. J Neurosci,2014,34(26):8918-8929.
[17]Crosson B.Subcortical functions in language:a working model[J]. Brain Lang,1985,25(2):257-292.
[18]Friederici AD,Kotz SA.The brain basis of syntactic processes,functional imaging and lesion studies[J].Neuroimage,2003,20(1):8-17.
[19]Ullman MT.Is Broca's area part of a basal ganglia thalamocortical circuit?[J].Cortex,2006,42(4):480-485.
[20]Wahl M,Marzinzik F,Friederici AD,et al.The human thalamus processes syntactic and semantic language violations[J].Neuron,2008,59 (5):695-707.
[21]Ketteler D,Kastrau F,Vohn R,et al.The subcortical role of language processing.High level in guistic features such as ambiguity-resolution and the human brain:an fMRI study[J].Neuroimage,2008,39(4): 2002-2009.
[22]Munte TF,Kutas M.Capitalizing on deep brain stimulation:thalamus as a language monitor[J].Neuron,2008,59(5):677-679.
[23]Metter EJ,Riege WH,Hanson WR,et al.Comparison of metabolic rates,language and memory in subcortical aphasias[J].Brain Lang,1983,19(1):33-47.
[24]Kreisler A,Godefroy O,Delmairg C,et al.The anatomy of aphasia revisited[J].Neurology,2000,54(5):1117-1123.
[25]Graff-Radford NR,Damasio H,Yamada T,et al.Nonhemorrhagic thalamic infarction.Clinical,neuropsychological and electrophysiological findings in four anatomical groups defined by computerized tomography[J].Brain,1985,108(Pt 2):485-516.
[26]Bogousslavsky J,Regli F,Assal G.The syndrome of unilateral tuberothalamic artery territory infarction[J].Stroke,1986,17(3):434-441.
[27]Neau JP,Bogousslavsky J.The syndrome of posteriorchoroidal artery territory infarction[J].Ann Neurol,1996,39(6):779-788.
[28]Taubner RW,Raymer AM,Heilman KM.Frontal-opercular aphasia[J].Brain Lang,1999,70(2):240-261.
[29]Staudt M,Grodd W,Neimann G,et al.Early left periventricular brain lesions induce right hemispheric organization of speech[J].Neurology,2001,57(10):122-125.
[30]Radanovic M,Mansur LL,Azambuja MJ,et al.Contribution to the evaluation of language disturbances in subcortical lesions:a pilot study[J].Arq Neuropsiquiatr,2004,62(1):51-57.
[31]Okuda B,Tanaka H,Tachibana H,et al.Cerebral blood flow in subcortical global aphasia.Perisylvian cortical hypofusion as a crucial role[J]. Stroke,1994,25(7):1495-1499.
[32]Kobayashi K,Kitamura S,Terashi A.Assessment of regional cerebral blood flow in subcortical infraction with aphasia[J].Nihon Ika Daigaku Zasshi,1998,65(3):213-219.
[33]Choi JY,Lee KH,Na DL,et al.Subcortical aphasia after striatocapsular infarction:quantitative analysis of brain perfusion SPECT using statistical parametric mapping and a statistical probabilistic anatomic map[J].J Nucl Med,2007,48(2):194-200.
[34]Kim YW,Kim HS,An YS.Statistical mapping analysis of brain metabolism in patients with subcortical aphasia after intracerebral hemorrhage:a pilot study of F-18 FDG PET images[J].Yonsei Med J,2012,53(1):43-52.
[35]Ozeren A,Koc F,Demirkiran M,et al.Global aphasia due to left thalamic hemorrhage[J].Neurol India,2006,54(4):415-417.
[36]Radanovic M,Scaff M.Speech and language disturbances due to subcortical lesions[J].Brain Lang,2003,84(3):337-352.
[37]Hillis AE,Wityk RJ,Barker PB,et al.Subcortical aphasia and neglect in acute stroke:the role of cortical hypoperfusion[J].Brain,2002,125 (5):1094-1104.
[38]Takahashi W,Ohnuki Y,Ohta T,et al.Mechanism of reduction of cortical blood flow in striatocapsular infarction:studies using[123I]iomazenil SPECT[J].Neuroimage,1997,6(2):75-80.
[39]Vallar G,Perani D,Cappa SF,et al.Recovery from aphasia and neglect after subcortical stroke:neuropsychological and cerebral perfusion study[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry,1988,51(10):1269-1276. [40]Demeurisse G,Verhas M,Capon A.Remote cortical dysfunction in aphasic stroke patients[J].Stroke,1991,22(8):1015-1020.
[41]罗少丽.不同类型失语症早期康复的方法与疗效[J].中国临床康复,2003,7(1):58-59.
[42]郭富强,杨友松,余能伟,等.高血压脑出血后局部脑血流与皮层下失语变化的相关性研究[J].中华物理医学与康复杂志,2000,22(6): 346-348.
[43]Parsons LM,Osherson D.New evidence for distinct right and left brain systems for deductive versus probabilistic reasoning[J].Cereb Cortex,2001,11(10):954-965.
Features and Pathogenesis of Subcortical Aphasia(review)
YAO Jing-fan,CHEN Hong-yan,ZHANG Yu-mei.Beijing Tiantan Hospital,Capital Medical University,Beijing 100050,China
With the development of imaging techniques,aphasia caused by subcortical impairment is increasingly found in recent years.This paper reviewed the literature about the subcortical aphasia and expolred the anatomical and clinical features and pathogenesis of subcortical aphasia.
subcortical aphasia;clinical features;pathogenesis;review
R395.2
A
1006-9771(2015)02-0130-04
2014-11-16
2014-12-05)
10.3969/j.issn.1006-9771.2015.02.002
1.国家自然科学基金面上项目(No.81371201);2.北京市科委重大项目(No.KM201310025019);3.北京市卫生系统高层次卫生技术人才培养计划(No.2011-3-024);4.北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室办公室开放课题、国家社会科学基金重点项目(No.11AZD119);5.国家社会科学基金重大项目(No.11&ZD186);6.国家科技支撑计划项目(No.2011BA08B02);7.北京市教委项目(No.350011320061)。
首都医科大学附属北京天坛医院神经内科,北京市100050。作者简介:姚婧璠(1988-),女,汉族,河北保定市人,硕士研究生,主要研究方向:脑血管病。通讯作者:张玉梅。E-mail:zhangyumei95@yahoo.com.cn。