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“脑神经系统疾病及语言障碍的语言学研究”中期检查报告

2014年01月26日11:32来源:

(一) 项目执行情况

项目总体执行情况:本项目自2012年1月立项至今,课题组成员就一直紧紧围绕研究目标,通过多种途径对课题进行反复论证,不断优化课题理论和实践价值。以此为基础,收集了大量汉语障碍的病人和正常控制组的认知行为和脑成像的数据,探讨了汉语障碍的语言学和认知神经机制,部分成果已经发表在国内外期刊上,一些成果正在审稿或撰写过程中。同时,我们研发了一套汉语障碍的临床评估系统,以及一套避免汉语障碍发生的脑手术指导方案的国家专利。这些成果将对于我们汉语障碍的临床诊断、康复和减少风险方面都有重要的价值。在此期间,培养了一批优秀的科研人才,其中包括2名教育部“新世纪优秀人才”、2名国家优秀青年科学基金获得者、1名“北京市科技新星”获得者,以及多名博士后、博硕士研究生。总的来说,本项目执行情况良好,各课题进展顺利,完成了预定的研究计划。项目执行期间,各研究人员协同合作,基本上按照原申请计划,集中精力完成各项任务。

项目执行至今,具体完成的工作如下:

1、反复论证课题的理论框架和研究思路

自立项以来,为了保质保量完成课题申请计划,我们对原申请内容加以了进一步细化和完善,优化了具体理论框架和技术路线。这方面工作主要包括两个部分:

(1)文献资料分析

通过多种途径(国际互联网、图书馆、书店)搜集语言学、汉语认知理论及汉语障碍的相关文献,进行细致研读分析,提出符合汉语特点的汉语障碍认知理论假设,与相关子课题专家进行研讨,修改理论假设。结果发现,汉语障碍的理论要远比传统理论复杂得多(见图1)。例如,发现语言输入词典和输出词典是可以单独损伤的、字形词典与语音词典也可以独立受损、词汇加工与亚词汇加工也存在分离性。此外,还有一些重要的语言外周加工模块(如语音输出产耻蹿蹿别谤、字形输出产耻蹿蹿别谤)也能引起独立性损伤。而且也发现,在每个功能模块内有更细致的结构。比如,语形或语音词典内细分为动词与名词,语义系统内细分为动物、植物和人造物,以及抽象词与具体词,外周的产耻蹿蹿别谤系统内又细分元音和辅音。同时也发现,这些加工过程均具有相对独立的脑神经基础,他们的单独损伤,能引发相应的语言障碍。总之,通过研读文献,发现汉语障碍的语言学、认知神经机制均较为复杂,其表现模式也繁复多样。因此,对汉语障碍的诊断和治疗也应多层次多角度,这种理念为我们后续研究奠定了坚实基础。

(2)专家会议论证

邀请了各相关领域的专家通过多种形式(个人访谈、讲座、会议)对项目进行了面对面的详细论证。其中一次比较大型的会议是2012年5月23日,举行了本项目的开题报告论证会(见图2)。出席会议的领导有北京师范大学副校长韩震教授、社科处处长刘复兴教授、社科处副处长田小刚博士、脑与认知科学研究院院长罗跃嘉教授。北京大学中文系陆俭明教授、天津师范大学白学军教授、北京医院陈海波教授、中国社会科学院方梅教授、北京师范大学彭聃龄教授、周仁来教授等担任评议专家。参加会议的还有各子课题负责人以及课题组其他成员、研究生代表等。与会专家对报告内容展开了热烈讨论,提出了非常宝贵的意见和建议,他们一致认为该项目研究选题意义重大、研究内容充实,具有前沿性和实用性,跨学科研究组实力强大。同时,也提出本项目要进一步突出汉语特色,加强被试质量控制,实施过程需要消耗大量的人力、物力和财力,因此要统筹使用经费,对于一些重要的研究方向给予重点支持。

基于上述论证,我们进一步凝练了研究目标,把汉语障碍的认知神经机制、评估和手术方案作为前期主攻方向。

2、揭示了汉语障碍的语言学、认知神经机制

目前,在合作医院(北京天坛医院、中国康复研究中心、三博脑科医院)和依托单位(北京师范大学)收集了约310名脑损伤的语言患者和200名正常控制组的认知行为和脑神经数据。认知行为数据基于汉语障碍理论(图1)的各种汉语加工能力的行为成绩,包括听、说、读、写等。同时,也收集了多模态的脑神经数据(包括任务态的功能磁共振成像数据、静息态的功能磁共振成像数据、弥散张量成像数据及3D结构像T1数据)。此外,为了更好地画出病人的病灶,每位病人还被额外扫描了FLAIR T2像。我们对这些数据分门别类地加以了分析整理,部分成果已发表,一些成果正在审阅或撰写中。在此过程中,主要包括如下几方面的工作:

(1)汉语障碍的语言学机制

为了更有针对性地探讨汉语障碍的语言学机制,我们先行对正常汉语的语言学机制加以了研究。通过对汉语属性的相关认知研究,建立了汉字信息数据库;完成了汉语语音加工感知研究的前期研究,并对词汇知识进行了提取;完成了对汉语200万字语料库中的句子的主要语法点进行标记,并对特殊句类型进行了统计分析(张旺熹,2012)。基于这些语言学特点,对汉语障碍患者的部分语料(Cookie theft任务)对比对比统计,并建立了正常人的常模。这不仅梳理了汉语障碍者的一些重要的语言学机制,也促进了汉语障碍的认知神经机制研究(林泳汝、邢红兵、韩在柱,2013)。后续研究将会扩大研究范围,提炼出较全面的汉语障碍的语言学认知规律。

(2)汉语障碍的认知神经机制研究

i. 揭示了汉语语义障碍的认知神经机制

语义障碍是语言障碍的一种常模形式,也是后果较严重的认知缺陷之一。前人对于这种障碍类型的脑神经基础,特别是结构基础了解不很清楚。本项目通过对76位汉语脑损伤被试的行为任务(物体口语图片命名、物体口语声音命名和物体图片联想匹配)成绩和脑弥散张量成像(DTI)数据的相关分析发现,左侧下额纵束IFOF、左侧丘脑前辐射ATR和左侧勾束UF的平均FA值和损伤比例与语义加工能力的受损程度存在显著相关。由此说明这三条纤维束是语义的神经网络,它的损伤将导致语义障碍的发生。这对于语义障碍的评估、康复和手术均有一定的指导意义。这项成果已被JCR1区top期刊《Brain》接受(Han, Ma, Gong, He, Alfonso, & Bi, in press;详见“代表性成果介绍”和附录)。

ii. 探讨了口语产生障碍的认知神经机制

口语产生障碍也是汉语障碍的一种常见类型,它主要包括两种障碍类型:一种是从语义到词汇的词条选择受损,另一种是词条选择之后语音加工阶段损伤。本研究主要探讨这两种障碍类型的脑结构神经基础。

对于第一种障碍类型来说,我们选用了口语图片命名、图片联想匹配和口语词汇复述三个任务。根据这三个任务的认知成分构成,提炼了两类代表词条选择的行为指标。指标一:由于口语图片命名中包含了所有口语词汇产生的加工过程,而图片联想匹配则与口语图片命名一样包括了视觉识别和语义加工阶段,复述任务则主要包括词汇的音位编码等语音加工成分。在口语图片命名的基础上,控制掉图片联想匹配和口语词汇复述的影响,可以分离出词条选择的认知过程。指标二:基于口语图片命名的语义错误分离词条选择过程。语义错误可能来自语音加工之前的各认知阶段,而图片联想匹配则包括了语义加工和它之前的所有阶段。在语义错误反映的影响中,控制掉图片联想匹配的作用,可以分离出词条选择的认知过程。将两类指标均用于寻找与词条选择阶段相关的白质束分析。结果发现左侧勾束(UF, Uncinate fasciculus)和左侧上纵束(SLF, Superior longitudinal fasciculus)的损伤程度和词条选择能力的损伤情况存在显著相关。

对于第二种口语产生障碍来说,我们选择了叁类含语音产出过程的任务,分别为口语图片命名、口语词汇阅读和口语词汇复述。从各自任务的认知成分分析来看,叁者包含的语音加工环节有相同部分但并不等同。我们在口语图片命名的分析中,选用了可以反映语音加工的非词语音错误指标;在口语词汇阅读的分析中,用词汇联想匹配任务控制了视觉呈现的词汇理解阶段的影响;在口语词汇复述中,则用真假词(听觉版)词汇判断任务控制掉听觉呈现的词汇理解的作用。结果发现左侧上纵束厂尝贵的损伤程度和叁类不同任务的语音加工能力的损伤情况都存在显着相关。

通过上述研究,得出结论:口语产生在一个复杂的神经网络中进行的,各个不同的认知阶段所用的神经基础有所不同;左侧勾束UF和左侧上纵束SLF参与了词条选择,左侧上纵束SLF参与了语音加工;它们的损伤分别对应于不同的口语产生障碍类型。这项研究成果正在撰写过程中(Bi, Ma, Alfonso, & Han, in preparation)。

iii. 分析了汉语障碍患者的性别差异,以及白质纤维的病变等情况

课题组成员探讨了影响失语症类型的相关因素,男性卒中后汉语障碍患者率明显高于女性,性别对失语症类型无明显影响,不同性别中均以运动性汉语障碍最常见,卒中后汉语障碍患者中以脑梗死者更为多见(姚婧璠,宋彦丽,李磊,周筠,王春雪,王拥军,张玉梅,中国卒中杂志,在审);探讨了皮质下汉语障碍的发病机制,发现语言功能区纤维结构推移变形、纤维结构被破坏可能为皮质下失语症的发病机制(姚婧璠,宋彦丽,李磊,周筠,王春雪,王拥军,张玉梅,中国卒中杂志,在审)。该成果已在中国脑血管大会上做了大会报告。

iv. 对比了静息态脑功能成像的不同采用率的效果,为语言障碍的数据分析提供了保障

通过把静息态脑功能成像数据的采样率从秒级提高到毫秒级,以寻找基于体素的人脑功能网络中的全局枢纽并进一步检验其跨扫描批次的重测可靠性。发现脑功能网络全局枢纽主要位于默认网络(如内侧前额叶、顶叶及外侧顶、颞叶皮层)、感觉运动皮层及视觉皮层;不同解剖位置的枢纽区域具有不同的连接距离特性。研究结果表明多频带静息功能影像数据能够稳定地检测到基于体素的全脑网络中的功能枢纽,对高时间分辨率静息数据的采集将会为正常人及脑疾病患者脑功能网络的研究提供更丰富准确的信息。该成果已经被国际期刊《NeuroImage》接受(Liao, Xia, Xu, Dai, Cao, Niu, Zuo, Zang, & He, NeuroImage, 2013, in press)。

v. 澄清了语义颜色知识的静息状态下脑自发活动的脑神经机制

颜色障碍是语义障碍的一种特殊形式,患者不能有效地加工物体的颜色知识。为了探讨这种障碍的脑神经基础,本研究通过寻找正常被试在静息状态下脑自发活动与物体颜色知识行为成绩之间的相关,探索物体颜色知识的固有神经基础。实验结果发现双侧舌回、梭状回以及右侧枕下回在静息状态下的低频振幅与正常被试的物体颜色属性知识存在相关;距状皮层表现出相似趋势但稳定性较差。研究结果得出枕颞叶皮层腹内侧区域的自发活动在物体颜色知识的加工或习得中起到重要作用,并且为静息状态下脑自发活动与个体行为之间的联系提供了证据。该成果已刊登在国际期刊《NeuroImage》上(Wang, Han, He, Caramazza, Song, & Bi, NeuroImage, 2013)。

3、研制了汉语障碍的临床评估系统和任务

(1)汉语障碍的临床评估系统

为了对障碍的机制给予及时准确的诊断和治疗,课题组成员研发了《汉语障碍的临床评估系统》。我们在对汉语障碍的认知神经机制了解的基础上,借鉴国际先进的量表设计理念,基于汉语本身特点及最新汉语认知理论,研发一套敏感实用、全面细致、操作性强的汉语失语症检查系统。本系统的任务和项目均经过精挑细选,任务内设计了多种考察因素,测试结果不再是对失语症的简单模糊分类,而是对各功能模块损伤状况的精确判定。本系统在原有传统的失语症量表的基础上,进行了多方面的革新,将服务于临床和科研领域。目前,已经完成了常模的收集工作,正在进行信度和效度的检验,预计半年到一年后即将投入临床实践使用(详见“代表性成果介绍”)。

(2)建立了语义障碍测验的常模

语义障碍是一种比较常见的语言障碍类型,国际上有关这种障碍的测验主要有PPT测验(The Pyramids and Palm Trees Test, Howard & Patterson, 1992)和KDT测验(the Kissing and Dancing Test, Bak & Hodges, 2003)。但是,目前尚未有这些测验的汉语版本。我们针对这些测验的思路,设计了适合中国人的项目,并扩充了测查的维度(语义范畴性、功能性和操作性),这为今后更及时有效地诊断语义障碍及其类型提供了临床工具。该测验已经刊发在《Applied Psycholinguistics》上(Guo, He, Song, Han, & Bi, 2013。具体见“代表性成果介绍”)。

4、研发了避免汉语障碍的脑手术指导方案

国内每天都要完成大量的脑组织切除手术,术后病人都会在不同程度上伴有语言障碍的后遗症,其主要原因是,绝大多数手术大夫对于语言脑功能区的定位不是很准确,不能有效地避免语言障碍的发生。为了改善这种局面,我们团队研发了一套避免语言障碍发生的脑手术指导方案,为今后脑组织切除手术提供了指南。这项成果已经申请了专利(专利号:201210594463.6),现处于申请公布及进入实质审查阶段(详见“代表性成果介绍”)。

5、人才培养

依托本项目,我们也培养了一批优秀的科研人才,其中包括2名教育部“新世纪优秀人才”获得者(韩在柱,2012年;毕彦超,2012年)、2名国家优秀青年科学基金获得者(毕彦超,2012年;龚高浪,2013年)、1名“北京市科技新星”获得者(龚高浪,2012年)。并培养了博士后2人、博士毕业生13人、硕士毕业生生25人,1名研究生获得“北京市优秀毕业生”称号,2名研究生获得优博培育基金和教育部学术新人奖。

(二)调研及学术交流情况

1、举办会议

我们共举办了叁次会议。2013年7月,北京师范大学课题组主办了“多模态神经影像与脑连接组学专题会议”和“第一届神经影像与人脑连接组学国际研讨会”,邀请了当前复杂脑网络研究领域中二十余名国内外知名专家做报告。本项目的首席专家、两位子课题负责人、多名研究成员参加了会议,学习了从事认知神经科学研究的国际先进方法和数据分析理念,推进了汉语障碍的数据分析技能。2013年6月,中国康复研究中心课题组协办了“第四届中国国际言语治疗学术大会”,项目首席专家和子课题负责人及研究成员参加此次会议。本次大会对国内言语治疗方面所取得的最新成果进行了交流,促进本专业学术研究的深度与广度,为补充和完善汉语障碍康复训练方案提供了宝贵的经验。

2、参加会议

为了及时了解研究前沿、宣传课题成果,我们派多人参加了一系列国内外相关会议,其中包括Society for the Neurobiology of Language (2012年,2013年即将参加)、两届Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping (2012,2013年)、International Conference on Cognitive Neurodynamics(2013年)、全国心理学大会会议、中国脑血管病大会等。部分组员还应邀在会议上进行大会报告。

3、科研合作

我们与国外一些语言障碍研究专家开展了紧密合作,如美国哈佛大学Alfonso Caramazza教授、意大利特伦托大学Marius Peelen等,共同参与相关研讨会和联合培养研究生,并合作发表研究成果。

(叁)代表性成果介绍

1、国家发明专利:一种汉语语言功能区测查用功能磁共振成像数据的处理方法

为了尽量避免脑手术过程对语言区的损害,减少或杜绝汉语障碍的发生,我们申请了一项国家专利。我们之所以研发这套方法,是由于脑部疾病已成为严重威胁我国人民生命健康的疾病之一(如脑血管疾病年发病率在150-200/10万人),每年有大量病人需要进行脑部手术,虽然医学临床上已经能够成功对涉及多种脑部病变或损伤的患者进行手术,但幸存的脑部疾病患者常伴有汉语障碍等后遗症。其主要原因是,目前临床上对于汉语加工的脑神经机制不很了解,术前精确功能定位及术中有效功能检测以尽量避免手术中造成的语言等认知功能脑区受损已成为临床上亟需解决的问题。虽然,近年以来,我国施行脑部手术的医疗设备得到改善,医疗水平也稳步提高,但是临床对脑与语言功能之间关系的认识相对滞后,涉及语言功能的脑外科切除手术的参照标准仍主要基于西方对布洛卡(叠谤辞肠补)区和威尔尼克(奥别谤苍颈肠办别)区等脑区的经典结论,难以为国内临床大夫提供准确的手术指导。

在本专利的具体实施方式中,利用功能磁共振成像技术进行汉语语言功能区测查的方法包括以下步骤:1)设计涉及多个输入输出通道及不同语言复杂性的语言认知任务,通过正常成人的蹿惭搁滨研究,对汉语语言功能脑区进行精确定位,并确定由各功能脑区共同形成的功能网络,建立正常人汉语语言加工脑功能区的数据库,为临床手术提供参照;2)选择经典的语言神经心理学测查病人语言损失的基本情况,并根据测查结果选择适当的语言任务,选取适当的任务用于术前(通常为手术前一周)的语言功能区测查;3)针对不同损伤或病变部位,根据步骤2)的测查结果,参照步骤1)正常人的汉语语言加工脑功能区数据库,扫描得到病人的功能结果;4)针对不同损伤或病变部位,参照步骤1)正常人的汉语语言加工脑功能区数据库,并结合步骤2)中选取任务的分析结果,选取适当的任务用于术中的语言功能区监测,在初步手术方案已经确定的前提下,开颅后进一步确认方案,以在尊重手术原则的基础上最大限度的保留语言功能。

目前,本研究成果已经申请了专利(专利号:201210594463.6),现处于申请公布及进入实质审查阶段(见附录)。

2、应用软件:汉语障碍的临床评估系统

为了对障碍的机制给予及时准确的诊断和治疗,我们在对汉语障碍的认知神经机制了解的基础上,借鉴国际先进的量表设计理念,基于汉语本身特点及最新汉语认知理论,我们研发一套敏感实用、全面细致、操作性强的汉语障碍的检查系统。本系统的任务和项目均经过精挑细选,任务内设计了多种考察因素,测试结果较为精确。

为了达到上述要求,我们通过测查患者在多个任务间的相关和分离模式,以及在任务中出现的效应,来综合全面细致地考察患者的障碍环节。也就是说,确定患者在某个特定的语言环节上存在障碍(如语音输出词典障碍),我们要通过多个任务中的表现来综合分析。大量的研究表明,如果仅凭患者在单一任务中的表现是很难找准病因的。这主要是因为,任何一个任务均包含多个加工环节,其中任何一个环节障碍均可能引起患者在该任务中表现异常,所以必须通过多个任务之间的交叉分析(相关和分离情况)方可弄清患者的真正受损环节所在。因此,在我们的系统中,对于任何一个认知模块的考察,均会包含多个认知任务。另外,在每个任务内又会设计一些相对敏感的效应考察因素。如前所述,特定功能模块的受损会表现出特定的语言效应。尤其是,对于考察的任何一个效应,我们均对其他可能引起混淆的效应给予了严格控制。

本系统的完成将极大地促进汉语障碍的临床诊断水平,使得诊断更及时准确。为制定康复计划、评价康复效果都有重要的应用价值。本系统目前已完成了数据收集工作,正在从事信度和效度的检验。预计半年到一年后即将投入临床使用。

3、学术论文

(1)语义障碍的脑白质神经基础

语义障碍是汉语障碍的一种常见类型,但有关它的认知神经机制(尤其结构基础)了解尚少。前人研究一致发现了参与语义加工的广泛分布的多个脑区,包括颞中回、腹侧颞叶、顶下小叶、额中回、额下回、内侧前额叶皮层以及后扣带回。那么,这些多脑区在解剖上是如何联系以共同构成语义加工网络的。这是近年的研究焦点,但研究结果仍未达成一致。本研究基于对一组脑损伤病人群体的白质纤维束完整性与语义障碍之间关系的分析,来考察语义加工网络的白质连接基础。

被试为76名脑损伤病人。语义加工能力采用物体口语图片命名、物体口语声音命名和物体图片联想匹配叁个行为任务的合成分数。叁个任务全都包括物体语义加工成分但输入(视觉和听觉输入)和输出(口语命名和联想匹配)通道不同。为了评估物体语义相关纤维束的(相对)特异性,我们还测查了两个控制任务:一个是需要最少语义加工成分的词汇复述任务,另一个为一组数字任务。白质束的完整性采用两类脑指标来衡量。一个是来自结构脑成像的损伤体积占白质束总体积的损伤比例,另一个是来自顿罢滨成像得到的白质束上的平均贵础值。

我们发现左侧下额纵束滨贵翱贵、左侧丘脑前辐射础罢搁和左侧勾束鲍贵的平均贵础值和损伤比例与语义加工能力的受损程度存在显着相关(见图5)。这些效应在控制一系列潜在混淆变量作用(一般认知状态惭惭厂贰、全脑损伤体积或脑损伤类型)后依然稳定存在,而且这些效应不能被其他的白质束或相关灰质所解释。这几条白质束相对特异地参与了物体语义加工,与非物体语义的控制任务成绩的相关分析中没有发现这些白质束的效应。

这些结果凸显了左侧IFOF、左侧ATR和左侧UF在语义加工中的关键作用,为揭示语义加工网络的(部分)解剖结构提供了直接证据。该成果已被JCR1区top期刊《Brain》接受(Han, Ma, Gong, He, Alfonso, & Bi, Brain, 2013, in press; 见附录)

(2)笔笔罢和碍顿罢测验的汉语标准化以及其他中文语义测验的编制

人类大脑的语义系统是众多认知功能神经基础的一个核心成分,语义系统的损伤会直接导致各种行为上的退化表现。一段时间以来,PPT测验(The Pyramids and Palm Trees Test, Howard & Patterson, 1992)和KDT测验(The Kissing and Dancing Test, Bak & Hodges, 2003)被广泛用于评价人们语义知识的完好性,并且已被标准化到各种语言和族群中。本研究中,我们将这两种测验进行了汉语标准化,即抽取了96名以汉语普通话为母语的、包含了各种年龄和教育水平跨度的中国大陆健康被试,将以上测验当中西方英语国家文化特异性的测验项目删除,并加入一些汉语文化特异性的项目,收集了改编后测验在这一人群中的常模数据。

除此之外,已经有大量研究显示语义表征是一个多维的结构,包含了各种类型的知识。然而,通用的PPT测验主要评价的是单一的语义关联性知识。因此本研究进一步编制了三个新的语义测验,分别从语义范畴性、功能性和操作性三个方面评价语义系统的完好程度。研究结果发现所有五个测验表现出显著的相关性,表明这些不同的测验很大程度上评价了语义系统的共有成分。而被试的教育程度和年龄会显著影响关联性知识、范畴性知识和操作性知识这三个维度的语义成绩。本研究所标准化和新编制的测验能够帮助汉语文化背景下的临床工作者更为全面的探查语义系统的损伤情况。(Guo, He, Wen, Song, Han, & Bi, Applied Psycholinguistics, 2013; 见附录)。

(3)人脑功能网络中的全局枢纽及其重测可靠性:基于多频带静息态脑功能成像的研究

静息态功能成像已成为一项用于鉴别人脑功能连接组全局枢纽的有效技术。高采样率数据能够在降低高频生理噪音的同时提供更精确的脑区间功能整合信息。然而目前多数针对功能枢纽的静息功能影像研究主要采用采样率较低(罢搁=2秒)的传统静息功能数据。

该研究对多频带静息功能影像公共数据库中毫秒级高采样率(TR=645毫秒)数据进行分析,以寻找基于体素的人脑功能网络中的全局枢纽并进一步检验其跨扫描批次的重测可靠性。发现脑功能网络全局枢纽主要位于默认网络(如内侧前额叶、顶叶及外侧顶、颞叶皮层)、感觉运动皮层及视觉皮层。不同解剖位置的枢纽区域具有不同的连接距离特性:位于初级皮层的枢纽区域主要为短距连接,位于多通道联合皮层的枢纽区域则多为长距连接枢纽。以组内相关系数为指标,多数功能枢纽表现出正常到良好的重测可靠性。同时,本研究发现仅6分钟扫描时间即可稳定地检测到这些功能枢纽。对同一批被试数据进行进一步的比较分析结果显示,高采样率数据(TR=645毫秒)与传统低采样率数据(TR=2500毫秒)结果模式相似,但部分脑区(外侧额叶皮层,中央旁小叶,颞叶前部等)表现出重测可靠性上的差异。并且还发现部分脑区(包括内、外侧前额叶皮层及外侧颞叶)在传统静息数据无法考查的高频谱带(0.2-0.3赫兹)中依然可被鉴别为脑功能枢纽。研究结果表明多频带静息功能影像数据能够稳定地检测到基于体素的全脑网络中的功能枢纽,对高时间分辨率静息数据的采集将会为正常人及脑疾病患者脑功能网络的研究提供更丰富准确的信息。(Liao, Xia, Xu, Dai, Cao, Niu, Zuo, Zang, & He, NeuroImage, 2013, in press; 见附录)

(4)静息状态下脑自发活动与物体颜色知识行为成绩之间的相关研究

前人研究认为有关物体物理属性(视觉形状,视觉颜色,视觉运动,声音等)的知识分布表征在对应的通道特异性感知觉皮层或附近脑区。然而,有关物体属性知识的神经基础,特别是在非任务状态(静息状态)下物体属性知识的神经表征仍有待探索。

本研究通过寻找正常被试在静息状态下脑自发活动与物体颜色知识行为成绩之间的相关,探索物体颜色知识的固有神经基础。实验结果发现双侧舌回、梭状回以及右侧枕下回在静息状态下的低频振幅与正常被试的物体颜色属性知识存在相关(相关系数=0.55-0.70)。距状皮层表现出相似趋势但稳定性较差。同时,这些区域的低频振幅与其他类型的物体属性知识很低且显著低于与物体颜色知识的相关,表明在这些区域所观察到的效应并非来自于一般的物体语义加工而是表现出对物体颜色知识加工的特异性(见图6)。进一步研究表明,双侧舌回、梭状回、右侧枕下回之间以及它们与邻近的枕、颞叶相关区域之间存在显著的功能链接,并且这些功能链接的强度与被试物体颜色知识的行为成绩具有显著相关。这一结果暗示这些区域可能相互连接形成特定的功能网络以支持物体颜色知识的加工或获取。研究结果得出枕颞叶皮层腹内侧区域的自发活动在物体颜色知识的加工或习得中起到重要作用,并且为静息状态下脑自发活动与个体行为之间的联系提供了证据。(Wang, Han, He, Caramazza, Song, & Bi, NeuroImage, 2013; 见附录)

(四)成果宣传推介情况

为了及时汇报课题进展,加强成果的宣传推荐活动,我们做了如下工作:

1.呈送《工作简报》

于2012年5月25日,将本项目的开题论证会材料以《工作简报》的形式报送全国哲学社会科学规划办公室,汇报了与会专家对本项目的意见和建议,以及我们对这些意见的修改方案。同年年底,我们也汇报了本项目的进展情况。

2.在国内外会议上宣传介绍学术成果

于2012-2013年,多名组员参加了国内外相关会议,以口头报告或墙报的形式宣传报道了我们取得的最新学术成果,并听取了与会专家的意见,增长了学术见识,增强了学术能力,增进了本项目的科研水平。我们参加的会议主要包括Society for the Neurobiology of Language,Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping、International Conference on Cognitive Neurodynamics、第四届中国国际言语治疗学术大会、第一届神经影像与人脑连接组学国际研讨会、全国心理学大会会议、中国脑血管病大会等。

 阶段性成果

 

序号

成果名称

作者

成果形式

刊物名或出版社、刊发或出版时间

字数

转载、引用、获奖等情况

1.

一种汉语语言功能区测查用功能磁共振成像数据的处理方法

舒华、江涛、王晓怡、王引言

国家专利

2013年4月(专利号:201210594463.6)

 

 

2

汉语障碍的临床评估系统

韩在柱、毕彦超

应用软件包

 

 

 

3

White-Matter Structural Connectivity Underlying Semantic Processing: Evidence from Brain-Damaged Patients

Han, Z., Ma, Y., Gong, G., He, Y., Caramazza., A., Bi., Y.

论文

Brain, 2013, In Press

1.25万

 

4

Adapting the Pyramids and Palm Trees Test, the Kissing and Dancing Test, and developing other semantic tests for the Chinese population

Guo, Q., He, C., Wen, X., Song, L., Han, Z., Bi., Y. *

论文

Applied Psycholinguistics,2013

0.7万

 

5

Functional Brain Hubs and Their Test-Retest Reliability: A Multiband Resting-State Functional MRI Study

Liao X, Xia M, Xu T, Dai Z, Cao X, Niu H, Zuo X, Zang Y and He Y

论文

Neuroimage, 2013, in press.

1.2万

 

6

Where color rests: Spontaneous brain activity of bilateral fusiform and lingual regions predicts object color knowledge performance

Wang, X., Han, Z., He, Y., Caramazza, A., Song, L., Bi, Y.

论文

NeuroImage, 76 (2013): 252-263

0.98万

 

7

Distinct regions of right temporal cortex are associated with biological and human-agent motion: fmri and neuropsychological evidence

Han Z, Bi Y, Chen J, Chen QJ, He Y, Caramazza A

论文

The Journal of Neuroscience, (Under Review)

1.02万

 

8

Resting-state functional brain connectivity with functional near-infrared spectroscopy

Niu H, He Y

论文

The Neuroscientist (Under Review)

1.1万

 

9

汉语口语成分的话语分析

张旺熹

专着

北京语言大学出版社,2012年12月

15万

 

10

正常人脑静息态功能磁共振的脑功能连接

 

石庆丽,燕浩,陈红燕,王凯,姚婧璠, 韩在柱,张贵云,高玉苹,张玉梅

论文

中国卒中杂志

(在审)

0.58万

 

11

影响卒中后失语症类型的相关因素分析

 

姚婧璠,宋彦丽,李磊,周筠,王春雪,王拥军,张玉梅

论文

中国卒中杂志

(在审)

0.62万

 

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Cookie theft 失语症病人语言特征分析及诊断常模的建立

林泳汝、邢红兵、韩在柱

会议论文

第八届全国语言文字应用学术研讨会,2013年2月

0.7万

 

&苍产蝉辫;(课题组供稿)
(责编:赵晶)