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大脑认知功能的神经影像学研究现状

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维普资讯 http://www.cqvip.com 中国临床康复算 卷算 38崩7 2006—10—15出版 Chinese Journal ofClinical Rehabilitation,October 15 2006 Vo1.Jo No.38 ・133 综述・ 大脑认知功能的神经影像学研究现状 彭丹,谢鹏 重庆医科大学附属第一医院神经内科.重庆市400016 彭丹★,女,1981年生,重庆市人,汉族,重庆医科大学在读硕士,主要 从事神经心理及神经影像的相关研究。 通讯作者:谢鹏,硕士,教授,重庆医科大学附属第一医院神经内科, 重庆市400ol6 国家自然科学基金资助项目(30570657) 中圈分类号:R338.64文献标识码:B文章编号:1671—5926(2006)38一O133一O3 收稿日期:2006-05—09修回日期:2Oo6一o6一O5(o6—5O-4—3352/G・Y1 Current researches of cognitive neuroimage Peng Dan,Xie Peng Department of Neurology,Afifliated Fimt Hospital of Chongqing Medical University,Chongqing 400016,China Peng Dan★,Studying for master’s degree,Department of Neurology,Af- ifliated First HospitM of Chongqing Medical University, Chongqing 400016,China Correspondence to:Xie Peng,Master,Professor,Department of Neurolo— gY,Affiliated Fisrt Hospital of Chongqing Medical University,Chongqing 400016,China Supported by:the National Natural Science Foundation of China,No. 3057o657 Received:2006-05-09 Accepted:2006——06——05 Abstract OBJECITVE:To further understand the neurla mechanisms responsible for cognitive functions on the basis of summarizing the study on cognitive neuruimage at home and abroad. DATA SoURCES:Using the key terms of“brain,cognm—ve, lmagm‘g”,we searched the Medline datbaase from January 1995 to March 2006 for the relevant articles to the cognitive function and neuroimage published in Endish. rUDY SELECTIoN:All the articles were selected firstly.The random— ized and controlled study.review and Meta analysis about cognitive neu— roimage in the recent five years were included;111e duplicated ones were deleted DATA E 【1tACnoN:A totla of 20 articles were collected.which were erlevant to cognitive neuroimage including memory,attention and language studies. DATA SYNTHESIS:The neurla mechanisms of cognitive functions are unclear.Presently the brain functional areas,which are related with memo— ry,attention,lnaguage and emotions,can be located precisely by various functional images,such as elcetroencephalogram,magnetoencephalograph, positron emission tomography and functional magnetic resonance imaging ⅢRI).And the possible mechanisms are discussed. CONCLUSION:A large amount of information about brain structure and functions can be gained through the widely application of sturcturla imag— ing and functional imaging especilaly fMRI in brain cognitive function studies,but neuroimage can not interpret the neurla mechanisms alone. Peng D,Xie P.Currenl researches of cognitive neuroimage Zhongguo Linchuang Kangh ̄2006;10138):133-5(China) 彭丹。谢鹏大脑认知功能的神经影像学研究现状U】中国临床康复,2006,10(38): 133—5 b ̄wvwzglcld coml 摘要 目的:综合分析国内外关于认知的神经影像研究,以期进一步了解大脑 认知功能的神经机制。 资料来源:应用计算机检索Medline1995—0l/2【x)6—03有关大脑认知功 能和神经影像学表现的文献,检索词为“brain,cognm—ve,i magin g”,并限 定文章语言种类为English。 资料选择:对资料进行初审,选取近5年与大脑认知功能影像学表现有 关的随机、对照研究及Meta分析。筛除内容重复的文献。 资料提炼:经过筛选共收集到20篇有关大脑认知功能神经影像的文 章,其中包含了记忆、注意和语言等方面的研究。 资料综合:大脑认知功能的神经机制尚不明了.目前利用功能影像学方 法如脑电图、脑磁图、正电子发射断层和功能磁共振成像等,可以对大 脑记忆、注意、语言和情感等各个功能区进行精确定位并对其作用途径 做以初步探索。 结论:通过结构影像与功能成像.尤其是功能磁共振成像在大脑认知功 能研究中的广泛应用,获得了关于大脑结构与功能的重要信息,但是只 通过神经影像并不能解释大脑功能的神经机制。 主题词:脑/放射摄影术;认知;综述文献 0 引言 脑和心智的问题非常复杂,研究者们对这个问题 进行了多方面的探索和研究。随着先进的脑成像技术 的发展,研究者可以直接找到认知活动和行为的神经 基础,在整体水平上探讨脑认知功能的机制,并取得了 可观的成果。本文主要检索Medline1995—01/2006—03 有关大脑认知功能和神经影像学表现的文献,试图从 记忆、注意和语言三方面对近几年来采用功能影像技 术探讨人类认知机制的一些重要研究予以综合分析。 1记忆功能 1.1 工作记忆 近代脑影像学研究表明至少存在两种 类型的工作记忆系统一词语工作记忆、空间工作记忆 系统。词语工作记忆包含存储和复述过程,脑成像资料 表明,负责存储和复述的大脑区域是分离的,前者由左 半球后顶叶皮质(BA)40区完成,后者由左半球Broca 区(BA 44)、左前运动区(BA 6)以及左辅助运动区(BA 6) 完成…。但不能排除前额叶、顶叶联合参与词语信息的 贮存。空间工作记忆主要激活了脑右半球一些脑区,包 括右顶后皮质(BA 40)、右枕前皮质(BA 19)、右前运动 区(BA 6)以及右脑前额叶腹侧(BA 47),与词语工作记 忆记忆条件下所参与的脑区没有重叠。 对是否存在单独的视觉工作记忆系统目前还无定 论。已有证据倾向于视觉与空间系统彼此分离的观点。 有学者以一些抽象的几何图形作为刺激项目,采用项目 再认实验模式,观察到视觉任务引起更为强烈的左半球 活动,特别是顶叶和颞叶下部。但视觉和空间系统在许 多场合是互相关联的,因此,Ungerleider等【 认l为左右脑 各区参与视觉工作记忆的程度依赖于被试对刺激项目 的熟悉性以及对客体刺激采用何种形式的编码。 Prabhakaran等【 提出工作记忆中还存在一个负责 信息整合的临时缓存区,通过功能磁共振成像研究表 明前额叶参与不同类型信息的整合,例如负责整合工 作记忆中的词语信息与空间信息。Hartley进一步指 出,被动存储缓冲可能位于后脑区,而主动存储位于背 维普资讯 http://www.cqvip.com lSSN l67l一5926 CN 2l—l470/R 134 Ⅲw.: kf.COn krf23385083@sina.com 彭丹,等大脑认知功能的神经影像学研究现状 外侧前额区域。执行过程由背外侧前额皮质和前扣带 回的循环通路完成,其他可能的旁路包括额叶、基底 脑功能区激活区的改变,结果显示:随着时问的延长, 同一任务的激活反应时间延迟,而壳核和苍白球激活 核和丘脑【41。此外,前额叶腹外侧区涉及短期简单记忆 区域增大,提示纹状体的激活参与了任务的从了解到 习得的过程,可能与记忆有关。 2 注意 的调控;背外侧前额皮质和前扣带回参与执行功能和 检测旧。 最新的功能磁共振研究[61,运用词语工作记忆模 型,对工作记忆信息编码、储存和提取三个过程进行 注意系统是相当复杂的,大脑的多个功能迥异的 结构均参与注意加工。通过大量的功能影像学研究,目 前认为视觉注意在大脑里有各种不同的处理水平。首 先外侧膝状体核对视觉信息起看门人的作用,它可以 分析。发现双侧海马在编码过程比在储存期表现为更 强的激活,而右前额叶背外侧是在储存过程表现更强 的激活。双侧海马以及右前额叶背外侧在提取过程中 增强对所注意信息的神经反应,同时衰减被忽略的视 比在储存期表现为更强的激活。另外,在提取过程中, 觉信息。DanielI“1的功能磁共振研究结果支持该观点。 双侧海马对相关刺激比对非相关刺激表现更强的激 第二水平处理在视觉皮质,它们的作用主要是通过感 活。该项研究说明,海马及右前额叶背外侧都参与对 受域机制对无关信息进行滤过。第三水平处理在更高 信息的处理,并表明海马除了参与长时记忆,在工作 的控制中枢额叶及顶叶皮质,通过与视觉系统的反馈 记忆中也起一定的作用。另外,Campo等[71通过脑磁图 连接传递由上而下的控制信号。第四水平处理在丘脑 发现颞叶内侧也参与工作记忆对词语及空间信息的 枕核,它可能通过皮质一丘脑一皮质环路对视觉信息整 编码。 合以及与顶额叶注意网络联系来协调注意功能【121。丘 1.2长时记忆 长时记忆根据有无意识的参与分为外 脑枕核在注意功能中的作用还在进一步的探索中,最 显记忆和内隐记忆,外显记忆又可分为语义记忆和情 近Yantis[”1的功能磁共振研究发现丘脑枕核在注意转 景记忆。 移中也起一定的作用。 情景记忆的编码与左额叶、颞叶内侧和顶枕区有 注意的认知与神经机制是当前认知神经科学的一 关,一般情况下,左前额皮质处理情号记忆编码存储, 个中心课题。对脑损伤所导致的注意缺陷进行研究,不 右前额负责提取。功能磁共振研究发现,事件记忆的 仅能为检验认知心理学有关注意的一般理论提供证 脑区激活与信息刺激种类有关,如有关空间信息编码 据,而且有助于揭示注意的神经机制。最新的一项利用 与左顶叶7区、枕叶l9区和颞叶内侧有关;言语材料 功能磁共振对阿尔茨海默病视觉注意缺陷研究,发现 编码活动主要集中在左侧颞叶内侧,而非言语材料编 阿尔茨海默病患者和正常对照组在顶叶、额叶、颞枕交 码过程与双侧颞叶内侧有关。对于非言语材料,空间 界区、原始视皮质和皮质下结构等脑区都有激活,但不 信息较非空间信息引起海马更大范围的激活【8】。情号 同脑区的激活强度和范围明显不同,阿尔茨海默病组 记忆的提取涉及脑内广泛的神经网络,主要涉及7个 主要表现为双侧顶叶和左侧额叶激活减少。说明其视 相关脑区,前额叶、内颞叶、内侧枕顶皮质、侧顶叶、前 觉注意缺陷可能是由于顶叶病变使注意焦点在不同空 扣带回、枕叶和小脑。 间位置转换困难所致,同时伴有前扣带回和前额叶功 语义记忆的形成和储存主要与左侧前额叶和左 能不良( 1。 颞叶前部有关,而提取相关脑区包括前额叶、颞叶、前 与视觉注意相比,对听觉选择注意的神经基础了 扣带回及小脑。前额叶以左侧激活为主,并与记忆材 解不多。通过大量的事件相关电位和脑磁图研究发现, 料的类型无关,颞叶主要包括左侧颞中回(BA 21)和双 听觉选择注意同样是感觉获得、信息滤过以及反馈控 侧颞顶区(BA 37)。 制的过程。注意的滤过机制是外周的还是中枢的,是早 大量的影像资料证据证实前额叶和内颞叶在记 期选择还是晚期选择是研究者们争论的焦点。Giard指 忆中的作用,结构影像研究也已证实,内颞叶体积的 出在各个水平选择注意对听觉过程都有调制,包括听 缩小与记忆提取成功率减少有关;功能磁共振研究表 觉皮质、脑干以及耳蜗,认为外周结构的参与令注意选 明,年轻人通常是单侧前额叶激活,而老年人则因大 择更有效。近年来利用功能磁共振和正电子发射断层 脑代偿机制,前额叶双侧都有激活。Rosen[ I通过对健康 扫描对听觉注意皮质的定位做了大量的研究,听觉任 老年人记忆编码功能及结构影像研究进一步发现,内 务激活的皮质包括颞上回、前额叶、中央前回、中央后 颞叶结构和前额叶功能活化两者之间存在相关性,右 回以及辅助运动皮质、扣带回。但由于正电子发射断层 侧额叶的活化与左侧内嗅皮质体积呈正相关。这可能 扫描和功能磁共振的时间分辨率还不够理想,而且所 就是老年A.-/ ̄忆能力强弱不等的原因。 提供的范例太过分散,并且常常不是建立在概念模型 Graaf等( Ol研究了同一技术性任务在反复执行中 上,很难区分激活的皮质究竞是注意选择机制的结果 维普资讯 http://www.cqvip.com ISSN 1671-5926 CN 21-1470/R 如勿 中国临床康复 2006年10月15日 第10卷 第38期 135 还是本身就是非特异性觉醒状态,因此在研究听觉注 意神经机制方面的作用受限。 3语言 显增加,而英语阅读者则无此现象发生,说明语言本身 的性质差异可导致皮质激活区的不同。Ding等 研究 了汉英双语者进行拼写形式和词义判断任务时双语刺 激大脑功能的差别,结果提示英语较汉语更多的激活 额叶语言敏感区即Broca’s区与颞叶语言敏感区 Wemick’s区为众所周知的人类语言功能处理中心。 右侧大脑半球,这支持第二语言处理过程较第一语言 更多支配右半球的假设。 4结语 脑成像研究发现,Broca’s区在大多数任务中都被激 活,而句法和句义加工任务还激活颞顶叶以及额叶其 他区域。用正电子发射断层扫描探测被试在动词产生 上世纪5O年代之前,认知一直属于纯粹的心理学 任务和单纯命令任务下的脑血流情况,结果发现在动 领域,随着实验技术的进步以及跨多学科研究,人们对 词产生任务中有左侧额下回、扣带回及右侧小脑的激 活,而单纯命令任务中却没有,因此推测左额下回执 行语义加工的功能,如果任务需要激活很多知识,则 伴随更多右侧小脑的激活。 大脑语言偏侧化与左右利手、家族史、病理状态 以及其他因素有关,而年龄对语言偏侧化的影响还不 确切。早期研究观测到语言优势左侧化在儿童期随着 年龄的增加而增加,而在健康成人中的观察结果相 反。因此提出在老年阶段语言偏侧化趋势还会不会随 着年龄的增长而减弱以及在哪个年龄阶段出现偏侧 化趋势的转换。最新的一项功能磁共振研究,选择170 名5~67岁的健康右利手儿童和成人,利用功能磁共 振进行动词产生任务测试,发现语言大脑半球优势化 在5 ̄20岁呈增强趋势,20 ̄25岁处于平台期,在29 ̄ 7O岁处于缓慢降低趋势 。 对双语者语言功能区的研究当今是个热点。研究 者们对掌握多种语言者,其不同语言加工处理的大脑 激活区是否有差异以及引起差异的原因存在争议。 1997年。Kimt q运用功能磁共振研究早晚双语者大脑 激活情况发现,早双语者中两种语言激活差别不大, 而晚双语者在左侧的Broca’s区激活明显不同,因此 认为获得第二语言的年龄早晚与两种语言活动区的 重叠有关。与此相反,Perani[ 71在1998年利用正电子发 射断层扫描对意大利一英语早晚双语者研究发现,在 第二语言达到流利程度的条件下,早晚双语者在加工 两种语言时皮质激活无明显差异,由此认为在第二语 言高流利程度情况下,不会因获得第二语言年龄的早 晚而导致皮质激活的不同。2000年,Hernades等 】利 用功能磁共振研究西班牙一英语早双语者运用单语种 和语种转换两种条件下,命名图片时的皮质激活情 况。进一步发现在单语种条件下。两种语言在双侧大 脑半球感兴趣区域,如额叶前部背侧区、缘上回、额下 回及颞上回等区,激活强度和范围相当。但当两种语 言交替使用时,额叶前部背侧区活动增加,有学者认 为这是由语言转换过程中大脑处理耗能产生所致。 另外,Nakada等 】功能磁共振实验结果表明日本 人在阅读日语时,发现有左颞下回腹后侧区的活动明 认知现象错综复杂的神经生理过程已有了更深的了 解,并通过结构影像与功能成像,尤其是功能磁共振在 脑认知功能研究中的广泛应用,获得了关于大脑结构 与功能的重要信息。但是神经成像所得结果与临床神 经心理学的发现只有部分的一致,因此除了规范实验 范式,选择合适的实验刺激模式,发展实验结果处理水 平,还需结合临床认知心理学的角度进一步深层探讨 认知的神经机制。 5 参考文献 1 Smith EE,Jonides J Neuroimaging analyses of human working memory.Proc Natl Acad Sci USA 1998;95(20):12O61—8 2 Ungerleider LG,Cou ̄ney SM,Haxby JV.A neural system for human visual working memo ̄.Proc Natl Acad Sc USA 1998:95(31:883—9O 3 Prabhakaran V,Narayanan K.Zhao Z,et all Integration of diverse information in working memory within the frontal lobe.Nat Neurosc 20oO:3f1):85—9O 4 Hartley AA.Speer NK.Locating and fractionating working memory using func・ tional neuroimaging:storage,maintenance,and executive funotions.Microsc 尺es Tech 2o00:5i(11:43—53 5 Sakai K.Passingham RE.Prefrontal interaetions reflect future task operations. Nat Neuro¥c 2003;6f11:75—81 6 Kadsugdt KH Shirinyan D,van Erp TG,et .Hippocampus activations dur- ing encoding and retireval in a verbal working memory paradigm.Nearoimage 20o5:25f41:1224—31 7 Campo P.Maestu F.Ortiz T.et .Is medial temporal lobe activation speciifc ofr encoding long-term memories?Neuroimage 2005;25(1):34-42 8 Maguire EA.Frackowiak RS.Frith CD.Learning to find your way:a role for the human hippocampal forraation.Proc Biol Sci l996;263(13771:l745~50 9 Rosen AC.Gabrieli JD.Stoub T.et .Relating medi al temporal lobe volume to frontal fMRI activation for memory encoding in older adults.Cortex 2005;41 f4):595—602 10 Van Der Graaf FH,De Jong BM.Maguire R et .Cerebral activation relat・ ed to skills practice in a double serial reaction time task:stiratal involvement in random.order sequence learning.Brmn Res Cogn Br&n Res 2004;20(2): 120-31 l1 O’Connor DH.Fukui MM.Pinsk MA.et a1.Attention modulates responses in the human】atera】geniculate nucleus.Nat Neurosci 2002;5f】】):l203—9 12 Kastner S.Pinsk MA.Visual attention as a multilevel selection process.Cogn A ct Behav Neuroscf 2004;4(4):483—500 13 Yantis S.Schwarzbach J.Serences JT,et .11ranslent neural activity in hu・ man parietal cortex during spatial attention shiifs. Nat Neurosci 2002;5(10): 995-l002 14 Hao J.IJj K.Lj K.et .Visual attention deficits in Alzheimer’s disease:an fMRI study.Neurosc Lett 2005;385f11:18—23 15 Szal1arski JP.Holland SK.Schmithorst VJ.et .fMRI study of language later- alization in children and adults.Hum Brain Mapp 2006;27(3):202—12 16 Kim KH.Relkin NR.Lee KM.et .Distinct cortical areas associated with native and second language.Nature 1997;388(6638):171~4 17 Perani D,Paulesu E,Galles NS,et .The bilingual brain.Proficiency and age of acquisition of the second language Brian 1998;121(Pt 10):1841—52 I8 Hernandez AE.Martinez A.Kohnert K.In search of the language switch:an fMRI study of picture naming in Spanish—English bilinguals.Brain Long 2000; 73( :421—31 19 Nakada T.Fujii Y.Kwee IL.Brain strategies for reading in the second lan— ugage are determined by the fisrt language.Neurosci Res 2001;40(4):351-8 20 Ding G.Pem C.Peng D,et .Neural mechanisms underlying semantic and orthographic processing in Chinese・English bilinguals.Neuroreport 2003;14 f12):1557—62 

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