基于雙流語言模型白質纖維在失語癥中的作用研究進展

汪睿清，王紅,2，戴燕紅，黃穎安

1.暨南大學附屬第一醫院康復科，廣東廣州市 510000；2.暨南大學附屬中西醫結合醫院，廣東廣州市510000

失語癥是一種后天獲得性的語言障礙，可表現為口語表達、聽理解、閱讀、書寫等方面不同程度受損。約1/3 的腦卒中患者患有失語癥，并且有50%的失語癥患者在腦卒中1 年后仍有持續的交流障礙，嚴重影響生活質量[1-2]。

失語癥傳統的康復治療包括言語功能訓練、藥物治療和中醫針灸治療等[3-4]，但其療效不甚滿意，原因主要在于失語癥發生、恢復和治療的腦機制尚不清楚。近年來隨著功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)技術的出現，我們不僅能夠觀察到人體在執行相應語言任務或靜息狀態時大腦皮質的功能激活區域，還可以通過彌散張量成像技術在活體觀察到大腦白質的形態及走向，這些影像學技術的進展為研究大腦語言功能的腦機制提供了支持[5]。

以往關于失語癥的研究主要集中于特定的皮質區域與各項語言功能的對應關系，即語言功能的模塊化。現在越來越多的研究發現，語言功能并不只是與特定的腦區有關，而是與一個涉及皮質和皮質下區域的相當復雜的左側化網絡有關，這種語言網絡包括特定的腦區(網絡節點)及各腦區間相互連接的白質纖維束(網絡連接)，即大腦皮質灰質區域與白質纖維共同參與語言的加工過程，語言加工依賴于白質纖維在不同皮質區域之間的信息傳遞。過去我們將白質束看作單功能的實體，如經典語言模型認為弓狀束連接Broca 區和Wernicke 區，連接中斷時可導致以復述功能障礙為主的傳導性失語癥[6]，而事實上同一條白質纖維束可以在不同的語言功能中發揮作用。白質束由短纖維和長纖維組成，它們分別在鄰近和遙遠的區域之間傳遞信息，當這些纖維束連接不同的皮質區域時，所涉及到的語言功能也不同。

在這些研究的基礎上，有學者提出一個雙流語言模型(dual stream language model)[7]，該模型基于神經心理學描述正常語言的加工過程，主要包括與語言相關的皮質腦區及與之相連的白質結構，并將其分為背側和腹側兩條語言加工流，認為背側的語言流負責語言的產生，腹側語言流參與語言的理解。本文在此雙流語言模型的基礎上，介紹在失語癥患者中與語言相關的主要白質纖維束，分別對背側流中的弓狀束和上縱束以及腹側流中的下額枕束、下縱束和鉤狀束的皮質連接和語言功能進行闡述，以期對失語癥的評估和治療提供理論依據。

1 背側流

1.1 纖維結構

在雙流語言模型的背側通路中，主要的白質纖維是弓狀束和上縱束。

弓狀束一直被認為是語言的重要連接束，傳統認為它連接位于額葉的Broca 區和位于顳葉的Wernicke 區。后來研究發現弓狀束具有復雜的結構，其中三段模型受到廣泛的認可。該模型將弓狀束分為連接顳區和額區的兩條平行通路：直接段/長段和間接段/短段。其中間接段分為前后兩段，前段連接頂葉與額葉，后段連接顳葉與頂葉；而直接段與經典的弓狀束相對應，位于間接段的內側[8]。在其他文獻中，前段也被稱為水平段，后段被稱為垂直段或顳頂葉段。

上縱束是一種廣泛的白質束，主要在額葉和頂葉之間進行交流，并與顳葉部分聯系。它連接了大腦外側半球幾乎所有的皮質區域[9]。目前研究大多將上縱束分為三個部分，即上縱束Ⅰ(背側通路)、上縱束Ⅱ(中間通路)和上縱束Ⅲ(腹側通路)[10]。由于其與弓狀束常常難以區分，一些研究將弓狀束列為它的第四部分，也有學者將它們統稱為上縱束/弓狀束。影像學研究顯示[11]，上縱束Ⅰ位于上頂葉和上額葉的白質中，并延伸至背運動前和背外側前額葉；上縱束Ⅱ占據腦島上方的白質，它從角回延伸到前額葉皮質；上縱束Ⅲ從緣上回延伸至腹前運動區和前額葉區域。

此外，還有一條短的U 型纖維——額斜束也在語言功能中發揮作用，它的直接束連接額上回的前補充運動區和額下回的后部，其余部分投射至額下回的三角部和中央后回的下部[12]。

1.2 在失語癥中的作用

1.2.1復述

傳統認為弓狀束完整性的損傷會導致復述差、自發言語相對流利、理解能力保留較好的傳導性失語癥。實際上復述是個非常復雜的功能，涉及注意、語音工作記憶、詞匯、句法、音韻和運動產生過程等多個領域[13]。現在研究發現[14]，復述功能主要由背側通路來維持，上顳區和前運動區在復述過程中被激活，通過背側通路弓狀束和上縱束相互作用，其中復述功能受損與左側弓狀束的后段關系最為密切。

1.2.2口語流利性

語言的產生是皮質網絡間相互作用的復雜活動，同時受相關白質完整性的支持。弓狀束在兩個關鍵語言處理中心，Broca和Wernicke區之間雙向傳輸信息，在多種語言功能中發揮作用。最近的研究表明，弓狀束和上縱束負責急性失語癥的語音處理[15]，失語癥患者的言語流利度主要與背側通路相關[16]。

口語流利性的降低是非流利失語癥的主要行為特征之一，特點是說話簡短、費力。本團隊之前的個案研究顯示，左側弓狀束前段可能與口語流利性有關[17]。最近一些研究認為左側弓狀束前段和額斜束在支持口語流利性中有重要作用。語言的流暢性依賴于運動和感覺反饋區域之間連接的完整性。左側弓狀束前段連接額下回和頂葉后區域，可通過聽覺反饋來促進口語流利性[12]；額斜束連接額下回與前運動區和補充運動區，在言語啟動和協調中發揮作用，將運動區域整合到額葉語音產生網絡中[12,18]。Basilakos 等[19]的研究表明，左側弓狀束前段和額斜束重疊部分的完整性是預測腦卒中后失語癥口語流利性的重要因素，其中弓狀束前段的白質完整性是預測言語流利性降低的最強因子，額斜束具有協同作用。Fridriksson 等[20]也認為，左側弓狀束前段的損傷對口語流利性有非常負面的影響，在控制運動語音、詞匯處理和執行功能的影響后，左側弓狀束前段仍然是失語癥口語流利性降低的有力預測因子。還有研究發現[21]，右半球白質完整性與慢性失語癥患者的言語流利程度有關，這可能是腦卒中后語言恢復過程中右側半球的代償機制。

1.2.3命名

命名涉及大腦左側的語言區域，包括顳上回、頂葉下皮質和前額葉皮質[22-23]，而命名功能與這些皮質之間白質纖維的遠程連接有關[24]。命名過程主要包括語音和語義處理兩個階段，它們由負責語音處理的背側通路和負責語義處理的腹側通路共同完成[24]，這與我們所提到雙流語言模型一致。

在命名的語音處理階段，左側上縱束/弓狀束損傷的病變程度與較差的命名結果相關[25]。McKinnon 等[26]的研究也發現，慢性卒中后失語癥患者的命名恢復中，殘留的白質通路發揮了重要作用，且語義性和音位性命名障礙之間存在分離，上縱束損傷與音位性錯語有關，但與語義性錯語無關。由于語言恢復在腦卒中慢性期常存在右偏側化，左半球卒中后，右側同源通路保留較高的患者命名的恢復更差，即當語言恢復更多依賴左半球重塑時，命名功能恢復較好[27]。

1.2.4語法

語法是語言的一個重要組成部分，包括詞匯檢索、單詞理解、句子產生等多個方面。有人提出句法處理是由語言系統作為一個整體來支持的。句法復雜性效應并不局限于語言系統中的特定區域，而是在整個系統中都存在，包括高級語言處理區域系統[28]。其中句子處理主要分為三個階段：第一階段是詞匯水平和局部短語結構的識別；第二階段是計算句子中的句法和語義關系；第三階段將語義和句法信息不容易映射的句子進行差異整合，這三個階段與語言韻律相互作用[29]。有研究表明[30]，句法的加工主要依賴于左半球的背側束，其中左側上縱束/弓狀束是句法處理最重要的區域，可能因為上縱束/弓狀束連接的額葉和顳葉的區域與語法加工有關。該研究結果支持腹側束可能在詞匯處理的單詞水平上發揮作用，但在語法處理或局部短語結構計算中無直接作用。

1.2.5閱讀

閱讀過程主要是基于腹側的正字法路徑和背側的語音路徑共同完成的，弓狀束可通過背側語音路線間接輔助閱讀功能。左側弓狀束直接段與語音感知最為相關，后段可能與閱讀相關的語音過程有關，而前段沒有語音功能[31]。此外，Gullick 等[32]的研究也認為，左側弓狀束的直接段可預測閱讀功能。

綜上所述，在語言加工的背側通路中，弓狀束和上縱束作為核心的纖維束，主要涉及語言產生相關的功能，如復述、口語流利性、命名過程中的語音處理階段、句法處理以及參與閱讀功能。此外，由于語言相關白質在大腦中是個互相作用的廣泛的功能網絡，也有研究認為弓狀束在語言理解中發揮一定的作用[33]，可能與聽覺辨認中的語義加工有關[34]，弓狀束的下腹(顳)部與理解呈高度相關[35]。

2 腹側流

2.1 纖維結構

背側通路曾經被認為是語言處理的主要途徑，直到更高層次的語言理解被發現由腹側通路所介導。腹側流由下額枕束、下縱束和鉤狀束組成，它有時也被稱為“極外囊纖維系統”。

有學者提出一個腹側語言加工的雙通路模型[36-37]，由直接和間接兩條途徑組成。下額枕束為支持語言理解的直接通路，它是連接枕葉、頂葉、后顳葉和額葉的腹側聯合束，毗鄰兩個經典語言區域。下額枕束淺背層連接枕上回和枕中回的后部、頂葉的上部、顳上回的后部和額下回；深腹部由前、中、后3個部分組成，枕葉淺部與頂葉上葉及枕葉上、中回后部相連，而枕葉深部與后、基顳區及枕葉下回后部相連[38]。

腹側流的間接通路主要由下縱束的前部和鉤狀束組成[36]，連接支持語義處理的區域，如枕顳后區和眶額皮質，并且在顳極中轉。當間接途徑被破壞時，直接途徑可以在功能上補償它。下縱束的后部將枕葉與枕顳后交界處(視物形成區)相連接，與下額枕束部分重合，與視覺信息處理有關[39]。

2.2 在失語癥中的作用

2.2.1語言理解

腹側通路主要支持聲音對意義的映射。語音理解是通過將語音信息與抽象概念聯系來實現的，即把聲音映射到一個詞的形式，然后識別它的正確含義。下額枕束和下縱束的中段和后段與語言理解密切相關[35]。鉤狀束也在語義處理中發揮作用。一項對腦卒中后慢性失語癥患者腦白質的研究顯示[33]，詞匯水平的理解主要依賴于前顳葉通路，而句子水平的理解依賴于包括后顳葉在內的更廣泛的通路，其中下額枕束白質完整性的降低與詞匯和句子水平的理解缺陷均顯著相關，而下縱束主要涉及句子理解，鉤狀束主要與詞匯理解相關，即左側鉤狀束通過連接額下認知控制區和前顳區來調節聽覺詞的語義控制。

2.2.2命名

Akinina 等[40]認為，下額枕束和鉤狀束在命名的詞匯檢索和語義加工中發揮作用，并能通過圖片命名過程中的視覺信息處理輔助圖片命名和動詞處理。一項對腦卒中后失語癥命名障礙患者的研究發現[26]，下縱束與語義性錯語相關，但與音位性錯語無關。

2.2.3閱讀與書寫

下額枕束的深層在閱讀和書寫中發揮重要作用[41]。讀寫能力與廣泛分布的皮質或皮質下神經網絡有關，讀到的詞匯經過視覺加工和正字法處理后，通過背側和腹側兩條通路完成閱讀過程[42]。

過去的fMRI 研究表明，閱讀由額下回和顳頂葉區域組成的神經網絡完成。現在的研究提出，閱讀過程可以分為直接和間接兩條通路，即下額枕束和下縱束組成的腹側拼寫路徑，以及弓狀束和上縱束組成的背側語音路徑。這兩條路徑可能分別通過直接讀詞的方式輔助閱讀，或通過字母-音素轉換的方式輔助閱讀。字母-音素轉換通過將一個單詞分解成聲音組分(即音素)，并通過音素-字形對應規則，用一組視覺符號來表示單詞。在熟練閱讀中，字母-音素轉換途徑與直接詞匯途徑并存，互為補充[31,41,43]。

一項研究發現[31]，左額枕下束與正字法處理相關，弓狀束與音素感知顯著相關。對中國兒童閱讀障礙的研究發現[44]，下縱束的完整性與形態學加工技巧有關，而弓狀束直接段完整性與語音處理技能有關。

綜上所述，腹側流主要參與單詞和句子的理解、命名中的語義處理階段以及閱讀和書寫中的視覺詞識別和處理。此外，還有研究發現鉤狀束對口語流利性有支持作用，認為鉤狀束的參與有助于改善對口語流利性的預測，這可能與鉤狀束在聽力理解方面的支持作用有關，但它對語義的預測作用更大[19-20]。

3 小結

本文重點闡述雙流語言模型中主要白質束的語言功能。此模型仍有一定的局限性。盡管我們將語言相關的白質束分為背側和腹側，但背側和腹側在解剖位置上是相對的，功能是協同的，此模型沒有闡明背側和腹側兩條通路間的交互作用。此外，除了這些主要的纖維束，還有其他的白質纖維也參與語言的加工過程，但其功能不明確。有研究認為[45]，連接顳上回和顳極與角回的中縱束完整性受損時，可能導致單詞理解和命名缺陷。

綜上所述，失語癥的發生與背側流和腹側流中白質纖維的連接中斷有關。充分了解大腦的語言網絡加工機制，可以使我們通過受損的部位準確識別語言加工過程中斷連的位點，并對失語癥患者的功能障礙點、嚴重程度和預后進行評估，從而指導臨床醫生選擇合適的治療方式；而白質纖維通路宏觀和微觀結構的變化也可以被用作評估失語癥相應治療后療效的生理標志。有研究發現[46]，卒中后失語癥患者康復治療后，復述和口語表達能力顯著改善，同時雙側弓狀束的纖維數和密度均增加，且出現損傷部位的結構重建。隨著非侵入性腦刺激技術的進展，經顱磁刺激的定位導航技術可以準確地定位到背側或腹側流的特定位點進行靶向刺激，從而促進語言功能的恢復。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。