神经语言学的方法

1、 名动两重分离（double dissociation）现象：大脑左半球下额叶区（left inferior frontal regions）受损的病人动词的脑加工机制受损，表现出动词提取困难，而名词提取保持相对完好；而前颞叶区（anterior temporal regions）受损的病人则是名词的脑加工机制受损，表现出名词提取困难，而动词提取保持相对完好（Miceli et al., 1984） 。 名词和动词的神经语言学研究是针对脑损伤病人的名词和动词的两重分离现象展开的。 Elizabeth Bates et al.（1991）开展过汉语名动分离的神经语言学研究。静态脑成像：CT（计算

2、机断层扫描）MRI（磁共振成像）动态脑成像：PET（正电子发射断层扫描）Optical imaging（光成像）fMRI（功能性核磁共振成像）MEG（脑磁图）TMS（经颅磁刺激）ERP（事件相关电位）分子遗传学技术基因 CT（computed tomography），是电子计算机X射线断层扫描的简称，于20世纪70年代用于临床，是一种功能齐全的病情探测仪器。 根据人体不同组织对X线的吸收与透过率的不同，应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量，然后将测量所获取的数据输入电子计算机，电子计算机对数据进行处理后，就可摄下人体被检查部位的断面或立体的图像，发现体内任何部位的细小病变。 Jonathan D

3、. Rohrer, William D. Knight, Jane E. Warren, et al. Word-finding difficulty: a clinical analysis of the progressive aphasias. Brain, 2008,131(Pt1):8-38 MRI（Magnetic Resonance Imaging ），即磁共振成像。 MRI是一种影像学诊断技术，于20世纪80年代应用于临床。MRI的原理是，原子核位于磁场中时，其内部的质子自旋产生磁矩作用，如用一与它运动频率相同的射频脉冲来激发原子核，则原子核产生共振效应，即为磁共振。 临床上，

4、MRI的图像是通过受检人体内氢原子核中的质子而得到。氢原子在人体内分布广，因正常器官和组织与病变组织间的密度有差异，故显示出不同的图像，临床上可据其作出诊断。MRI对大脑、脊柱、肝、胰等实质性器官的肿瘤有极高的诊断价值，能从不同角度成像，且没有放射线的危害。 作为近期清晰成像（高分辨率）的代表，MRI在言语障碍的神经语言学研究中主要用于脑解剖结构分析，如失语症患者的病灶定位，阿尔茨海默氏症、帕金森氏症的脑形态学鉴定等。 PET（Positron Emission Tomography），正电子发射断层扫描。 PET的依据是一些放射性同位素标记的分子（如含18F的脱氧葡萄糖FDG）能正常地参加脑

5、细胞的新陈代谢。这些同位素发射正电子，正电子不稳定，易与负电子撞击而湮灭，湮灭所生能量以两束反向-射线方式释放。测量这两束-射线的量，即可知该标记同位素分子的含量，从而作为该部位功能活动是否增强的标记。以此来观察脑内动态过程。Fig. 2 (A) Decreases (in red) and increases (in blue) of grey matter in dyslexics versus controls, superimposed on a 3D rendering of the mean grey matter image of the dyslexic subjects. (

6、B) Decreases (in red) of white matter in dyslexics versus controls, superimposed on a 3D rendering of the mean grey matter image of the dyslexic subjects. G. Silani, U. Frith, J.-F. Demonet, F. et al. Brain abnormalities underlying altered activation in dyslexia: a voxel based morphometry study. Bra

7、in, 2005,128:2453-2461. 用脑功能近红外反射光谱仪（Near-Infrared Reflectance Spectroscopy，NIRS）测量大脑皮质局部氧合血红蛋白(HbO2)和脱氧血红蛋白(Hb)含量，以观察脑内动态过程。 其中，近红外光谱介于可见光谱区与中红外谱区之间，谱区范围波长为7002500nm。Figure 2. A, Typical example of the most common pattern of NIRS parameter change in the normal subjects during naming task. B, Typica

8、l example of the most frequent pattern of NIRS parameter change in the aphasic patients during the task.Kaoru Sakatani, DMSc, Yuxiao Xie, et al. Language-Activated Cerebral Blood oxygenation and Hemodynamic Changes of the Left Prefrontal Cortex in Poststroke Aphasic Patients: A Near-Infrared Spectro

9、scopy Study. Stroke,1998,29(7):1299-1304. fMRI（functional Magnetic Resonance Imaging），功能性磁共振成像。 磁场能使处于其中的物质磁化，后者形成附加磁场，对原磁场产生影响。有的物质形成的附加磁场方向与外磁场方向相同，称顺磁质，如脱氧血红蛋白顺磁质，如脱氧血红蛋白。有的物质形成的附加磁场方向与外磁场方向相反，称抗磁质，如氧合血红蛋白抗磁质，如氧合血红蛋白。 fMRI的依据是磁共振（MR）信号的血氧水平依赖性（blood oxygenation-level dependent, BOLD）。脑活动时代谢旺盛，局部脑

10、血流增加、氧合血红蛋白增加过剩，超过了代谢消耗氧的需要，结果静脉中氧合血红蛋白比例增加，脱氧血红蛋白比例减少。前者具有抗磁性，后者具有顺磁性，其比例变化会改变MR信号。 fMRI测量的主要就是静脉中静脉中二者比例变化产生的MR信号变化。经计算，可观察脑内动态变化。Walter J.B. van Heuven, Herbert Schriefers1, Ton Dijkstra and Peter Hagoort. Language Conflict in the Bilingual Brain. Cerebral Cortex, Advance Access published April 1

11、8, 2008.Figure 3. Dutch-English bilingual brain activations showing greater activations for interlingual homographs than for English control words in (A) ELD task, and (B), the GLD task. 人脑在进行认知活动时，其磁场变化是伴随其电场变化同时产生的，从电场变化中检测出的电信号是脑电，从磁场变化中检测出的磁信号是脑磁，记录的脑磁信号称为脑磁图（magnetoencephalogram, MEG）。 脑磁场是很微弱的

12、，数量级为101000 fT（1fT=10-15T，是地球磁场的10-810-9 ，即1亿10亿分之一，只有用高灵敏度的超导磁强计才能探测到。这项工作，首次由S.J.Williamson等人于1981年完成。Liina Pylkknen, Rodolfo Llins, and Gregory L. Murphy. The Representation of Polysemy: MEG Evidence. J Cogn Neurosci., 2006,18(1): 97-109.Figure 2.Sample data illustrating one participants response

13、 to all critical trials and source solutions time window by time-window. The left column shows activity in all 148 sensors. Component specific source solutions were created for all time-points indicated by the cursor. The middle column shows the magnetic field maps at the time points of the cursor a

14、nd the dipole localizations of the activity. The right column shows activity over time in the modeled sources.transcranial magnetic stimulation ） 1990年前后，伦敦医院一位医生出于治疗目的，给病人头上安放磁铁刺激，诱发运动反射，观察到病人大姆指抽搐不已。 近年已用于临床和以人为被试的科学研究。其作用原理较简单。把一绝缘线圈放在特定部位的头皮上，当线圈中有电流通过时，就有磁场产生，发出短磁脉冲(brief magnetic pulses)，后者无衰减

15、地透过头皮和颅骨，进入皮质表层数厘米并产生感应电流，从而抑制或兴奋神经细胞的活动。 研究发现，不同频率、不同强度等不同参数的rTMS对皮质有相反的作用，有的刺激提高大脑皮质的兴奋性，有的刺激抑制皮质的活动。治疗。代替抗抑郁症药物，疗效较好；改善帕金森症、多发性硬化、痉挛疼痛症状。科学研究。主要利用其抑制作用，即暂时性地停止该部位的正常电流变化，以达到对脑细胞进行抑制的作用。已见报道的研究有语言、视觉、记忆、运动。例如，每10ms发一个脉冲，当该部位起作用的时刻到达时，实验指标发生变化，即可较准确地定时。有的配合脑功能成像（fMRI等）确定位置，再行刺激以提高定位精度。Figure 1.Moto

16、r excitability during speech perception. A) Data from stimulation of the left primary motor face area in a single subject when listening to speech, listening to non-verbal sounds, viewing speech, and viewing eye movements. EMG recordings from individual trials are superimposed and the dotted line in

17、dicates the time of stimulation. The horizontal bar represents 10msec and the vertical bar 0.5mV. Joseph T. Devlin and Kate E. Watkins. Stimulating Language: Insights from TMS. Brain, 2007, 130(Pt 3): 610-622.Fig.1.C) The relation between regional cerebral blood flow in Brocas area and the size of t

18、he MEP evoked by single pulse TMS over the mouth region of primary motor cortex (left panel). On the right, an activation map showing the anatomical location of the significant positive relationship illustrated in the graph. 事件相关电位（ERP, event-related potentials）的定义：当外加一种特定的刺激，作用于感觉系统或脑的某一部位，在给予刺激或撤消刺激时，以及当某种心理因素出现时在脑区所产生的电位变化。ERP提取原理（修改自Hillyard and Kutas,1983） 1990年，有研究报道KEs大家族，这个