基于双流语言模型白质纤维在失语症中的作用研究进展

汪睿清，王红,2，戴燕红，黄颖安

1.暨南大学附属第一医院康复科，广东广州市 510000；2.暨南大学附属中西医结合医院，广东广州市510000

失语症是一种后天获得性的语言障碍，可表现为口语表达、听理解、阅读、书写等方面不同程度受损。约1/3 的脑卒中患者患有失语症，并且有50%的失语症患者在脑卒中1 年后仍有持续的交流障碍，严重影响生活质量[1-2]。

失语症传统的康复治疗包括言语功能训练、药物治疗和中医针灸治疗等[3-4]，但其疗效不甚满意，原因主要在于失语症发生、恢复和治疗的脑机制尚不清楚。近年来随着功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)技术的出现，我们不仅能够观察到人体在执行相应语言任务或静息状态时大脑皮质的功能激活区域，还可以通过弥散张量成像技术在活体观察到大脑白质的形态及走向，这些影像学技术的进展为研究大脑语言功能的脑机制提供了支持[5]。

以往关于失语症的研究主要集中于特定的皮质区域与各项语言功能的对应关系，即语言功能的模块化。现在越来越多的研究发现，语言功能并不只是与特定的脑区有关，而是与一个涉及皮质和皮质下区域的相当复杂的左侧化网络有关，这种语言网络包括特定的脑区(网络节点)及各脑区间相互连接的白质纤维束(网络连接)，即大脑皮质灰质区域与白质纤维共同参与语言的加工过程，语言加工依赖于白质纤维在不同皮质区域之间的信息传递。过去我们将白质束看作单功能的实体，如经典语言模型认为弓状束连接Broca 区和Wernicke 区，连接中断时可导致以复述功能障碍为主的传导性失语症[6]，而事实上同一条白质纤维束可以在不同的语言功能中发挥作用。白质束由短纤维和长纤维组成，它们分别在邻近和遥远的区域之间传递信息，当这些纤维束连接不同的皮质区域时，所涉及到的语言功能也不同。

在这些研究的基础上，有学者提出一个双流语言模型(dual stream language model)[7]，该模型基于神经心理学描述正常语言的加工过程，主要包括与语言相关的皮质脑区及与之相连的白质结构，并将其分为背侧和腹侧两条语言加工流，认为背侧的语言流负责语言的产生，腹侧语言流参与语言的理解。本文在此双流语言模型的基础上，介绍在失语症患者中与语言相关的主要白质纤维束，分别对背侧流中的弓状束和上纵束以及腹侧流中的下额枕束、下纵束和钩状束的皮质连接和语言功能进行阐述，以期对失语症的评估和治疗提供理论依据。

1 背侧流

1.1 纤维结构

在双流语言模型的背侧通路中，主要的白质纤维是弓状束和上纵束。

弓状束一直被认为是语言的重要连接束，传统认为它连接位于额叶的Broca 区和位于颞叶的Wernicke 区。后来研究发现弓状束具有复杂的结构，其中三段模型受到广泛的认可。该模型将弓状束分为连接颞区和额区的两条平行通路：直接段/长段和间接段/短段。其中间接段分为前后两段，前段连接顶叶与额叶，后段连接颞叶与顶叶；而直接段与经典的弓状束相对应，位于间接段的内侧[8]。在其他文献中，前段也被称为水平段，后段被称为垂直段或颞顶叶段。

上纵束是一种广泛的白质束，主要在额叶和顶叶之间进行交流，并与颞叶部分联系。它连接了大脑外侧半球几乎所有的皮质区域[9]。目前研究大多将上纵束分为三个部分，即上纵束Ⅰ(背侧通路)、上纵束Ⅱ(中间通路)和上纵束Ⅲ(腹侧通路)[10]。由于其与弓状束常常难以区分，一些研究将弓状束列为它的第四部分，也有学者将它们统称为上纵束/弓状束。影像学研究显示[11]，上纵束Ⅰ位于上顶叶和上额叶的白质中，并延伸至背运动前和背外侧前额叶；上纵束Ⅱ占据脑岛上方的白质，它从角回延伸到前额叶皮质；上纵束Ⅲ从缘上回延伸至腹前运动区和前额叶区域。

此外，还有一条短的U 型纤维——额斜束也在语言功能中发挥作用，它的直接束连接额上回的前补充运动区和额下回的后部，其余部分投射至额下回的三角部和中央后回的下部[12]。

1.2 在失语症中的作用

1.2.1复述

传统认为弓状束完整性的损伤会导致复述差、自发言语相对流利、理解能力保留较好的传导性失语症。实际上复述是个非常复杂的功能，涉及注意、语音工作记忆、词汇、句法、音韵和运动产生过程等多个领域[13]。现在研究发现[14]，复述功能主要由背侧通路来维持，上颞区和前运动区在复述过程中被激活，通过背侧通路弓状束和上纵束相互作用，其中复述功能受损与左侧弓状束的后段关系最为密切。

1.2.2口语流利性

语言的产生是皮质网络间相互作用的复杂活动，同时受相关白质完整性的支持。弓状束在两个关键语言处理中心，Broca和Wernicke区之间双向传输信息，在多种语言功能中发挥作用。最近的研究表明，弓状束和上纵束负责急性失语症的语音处理[15]，失语症患者的言语流利度主要与背侧通路相关[16]。

口语流利性的降低是非流利失语症的主要行为特征之一，特点是说话简短、费力。本团队之前的个案研究显示，左侧弓状束前段可能与口语流利性有关[17]。最近一些研究认为左侧弓状束前段和额斜束在支持口语流利性中有重要作用。语言的流畅性依赖于运动和感觉反馈区域之间连接的完整性。左侧弓状束前段连接额下回和顶叶后区域，可通过听觉反馈来促进口语流利性[12]；额斜束连接额下回与前运动区和补充运动区，在言语启动和协调中发挥作用，将运动区域整合到额叶语音产生网络中[12,18]。Basilakos 等[19]的研究表明，左侧弓状束前段和额斜束重叠部分的完整性是预测脑卒中后失语症口语流利性的重要因素，其中弓状束前段的白质完整性是预测言语流利性降低的最强因子，额斜束具有协同作用。Fridriksson 等[20]也认为，左侧弓状束前段的损伤对口语流利性有非常负面的影响，在控制运动语音、词汇处理和执行功能的影响后，左侧弓状束前段仍然是失语症口语流利性降低的有力预测因子。还有研究发现[21]，右半球白质完整性与慢性失语症患者的言语流利程度有关，这可能是脑卒中后语言恢复过程中右侧半球的代偿机制。

1.2.3命名

命名涉及大脑左侧的语言区域，包括颞上回、顶叶下皮质和前额叶皮质[22-23]，而命名功能与这些皮质之间白质纤维的远程连接有关[24]。命名过程主要包括语音和语义处理两个阶段，它们由负责语音处理的背侧通路和负责语义处理的腹侧通路共同完成[24]，这与我们所提到双流语言模型一致。

在命名的语音处理阶段，左侧上纵束/弓状束损伤的病变程度与较差的命名结果相关[25]。McKinnon 等[26]的研究也发现，慢性卒中后失语症患者的命名恢复中，残留的白质通路发挥了重要作用，且语义性和音位性命名障碍之间存在分离，上纵束损伤与音位性错语有关，但与语义性错语无关。由于语言恢复在脑卒中慢性期常存在右偏侧化，左半球卒中后，右侧同源通路保留较高的患者命名的恢复更差，即当语言恢复更多依赖左半球重塑时，命名功能恢复较好[27]。

1.2.4语法

语法是语言的一个重要组成部分，包括词汇检索、单词理解、句子产生等多个方面。有人提出句法处理是由语言系统作为一个整体来支持的。句法复杂性效应并不局限于语言系统中的特定区域，而是在整个系统中都存在，包括高级语言处理区域系统[28]。其中句子处理主要分为三个阶段：第一阶段是词汇水平和局部短语结构的识别；第二阶段是计算句子中的句法和语义关系；第三阶段将语义和句法信息不容易映射的句子进行差异整合，这三个阶段与语言韵律相互作用[29]。有研究表明[30]，句法的加工主要依赖于左半球的背侧束，其中左侧上纵束/弓状束是句法处理最重要的区域，可能因为上纵束/弓状束连接的额叶和颞叶的区域与语法加工有关。该研究结果支持腹侧束可能在词汇处理的单词水平上发挥作用，但在语法处理或局部短语结构计算中无直接作用。

1.2.5阅读

阅读过程主要是基于腹侧的正字法路径和背侧的语音路径共同完成的，弓状束可通过背侧语音路线间接辅助阅读功能。左侧弓状束直接段与语音感知最为相关，后段可能与阅读相关的语音过程有关，而前段没有语音功能[31]。此外，Gullick 等[32]的研究也认为，左侧弓状束的直接段可预测阅读功能。

综上所述，在语言加工的背侧通路中，弓状束和上纵束作为核心的纤维束，主要涉及语言产生相关的功能，如复述、口语流利性、命名过程中的语音处理阶段、句法处理以及参与阅读功能。此外，由于语言相关白质在大脑中是个互相作用的广泛的功能网络，也有研究认为弓状束在语言理解中发挥一定的作用[33]，可能与听觉辨认中的语义加工有关[34]，弓状束的下腹(颞)部与理解呈高度相关[35]。

2 腹侧流

2.1 纤维结构

背侧通路曾经被认为是语言处理的主要途径，直到更高层次的语言理解被发现由腹侧通路所介导。腹侧流由下额枕束、下纵束和钩状束组成，它有时也被称为“极外囊纤维系统”。

有学者提出一个腹侧语言加工的双通路模型[36-37]，由直接和间接两条途径组成。下额枕束为支持语言理解的直接通路，它是连接枕叶、顶叶、后颞叶和额叶的腹侧联合束，毗邻两个经典语言区域。下额枕束浅背层连接枕上回和枕中回的后部、顶叶的上部、颞上回的后部和额下回；深腹部由前、中、后3个部分组成，枕叶浅部与顶叶上叶及枕叶上、中回后部相连，而枕叶深部与后、基颞区及枕叶下回后部相连[38]。

腹侧流的间接通路主要由下纵束的前部和钩状束组成[36]，连接支持语义处理的区域，如枕颞后区和眶额皮质，并且在颞极中转。当间接途径被破坏时，直接途径可以在功能上补偿它。下纵束的后部将枕叶与枕颞后交界处(视物形成区)相连接，与下额枕束部分重合，与视觉信息处理有关[39]。

2.2 在失语症中的作用

2.2.1语言理解

腹侧通路主要支持声音对意义的映射。语音理解是通过将语音信息与抽象概念联系来实现的，即把声音映射到一个词的形式，然后识别它的正确含义。下额枕束和下纵束的中段和后段与语言理解密切相关[35]。钩状束也在语义处理中发挥作用。一项对脑卒中后慢性失语症患者脑白质的研究显示[33]，词汇水平的理解主要依赖于前颞叶通路，而句子水平的理解依赖于包括后颞叶在内的更广泛的通路，其中下额枕束白质完整性的降低与词汇和句子水平的理解缺陷均显著相关，而下纵束主要涉及句子理解，钩状束主要与词汇理解相关，即左侧钩状束通过连接额下认知控制区和前颞区来调节听觉词的语义控制。

2.2.2命名

Akinina 等[40]认为，下额枕束和钩状束在命名的词汇检索和语义加工中发挥作用，并能通过图片命名过程中的视觉信息处理辅助图片命名和动词处理。一项对脑卒中后失语症命名障碍患者的研究发现[26]，下纵束与语义性错语相关，但与音位性错语无关。

2.2.3阅读与书写

下额枕束的深层在阅读和书写中发挥重要作用[41]。读写能力与广泛分布的皮质或皮质下神经网络有关，读到的词汇经过视觉加工和正字法处理后，通过背侧和腹侧两条通路完成阅读过程[42]。

过去的fMRI 研究表明，阅读由额下回和颞顶叶区域组成的神经网络完成。现在的研究提出，阅读过程可以分为直接和间接两条通路，即下额枕束和下纵束组成的腹侧拼写路径，以及弓状束和上纵束组成的背侧语音路径。这两条路径可能分别通过直接读词的方式辅助阅读，或通过字母-音素转换的方式辅助阅读。字母-音素转换通过将一个单词分解成声音组分(即音素)，并通过音素-字形对应规则，用一组视觉符号来表示单词。在熟练阅读中，字母-音素转换途径与直接词汇途径并存，互为补充[31,41,43]。

一项研究发现[31]，左额枕下束与正字法处理相关，弓状束与音素感知显著相关。对中国儿童阅读障碍的研究发现[44]，下纵束的完整性与形态学加工技巧有关，而弓状束直接段完整性与语音处理技能有关。

综上所述，腹侧流主要参与单词和句子的理解、命名中的语义处理阶段以及阅读和书写中的视觉词识别和处理。此外，还有研究发现钩状束对口语流利性有支持作用，认为钩状束的参与有助于改善对口语流利性的预测，这可能与钩状束在听力理解方面的支持作用有关，但它对语义的预测作用更大[19-20]。

3 小结

本文重点阐述双流语言模型中主要白质束的语言功能。此模型仍有一定的局限性。尽管我们将语言相关的白质束分为背侧和腹侧，但背侧和腹侧在解剖位置上是相对的，功能是协同的，此模型没有阐明背侧和腹侧两条通路间的交互作用。此外，除了这些主要的纤维束，还有其他的白质纤维也参与语言的加工过程，但其功能不明确。有研究认为[45]，连接颞上回和颞极与角回的中纵束完整性受损时，可能导致单词理解和命名缺陷。

综上所述，失语症的发生与背侧流和腹侧流中白质纤维的连接中断有关。充分了解大脑的语言网络加工机制，可以使我们通过受损的部位准确识别语言加工过程中断连的位点，并对失语症患者的功能障碍点、严重程度和预后进行评估，从而指导临床医生选择合适的治疗方式；而白质纤维通路宏观和微观结构的变化也可以被用作评估失语症相应治疗后疗效的生理标志。有研究发现[46]，卒中后失语症患者康复治疗后，复述和口语表达能力显著改善，同时双侧弓状束的纤维数和密度均增加，且出现损伤部位的结构重建。随着非侵入性脑刺激技术的进展，经颅磁刺激的定位导航技术可以准确地定位到背侧或腹侧流的特定位点进行靶向刺激，从而促进语言功能的恢复。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。