神经语言学的方法课件

神经语言学概论

AnIntroductiontoNeurolinguistics2011.02-06《神经语言学概论》神经语言学的历史神经语言学的方法神经词汇学神经语用学神经文字学语言障碍与康复语言的习得与发展神经语言学的方法广义：研究视角狭义：科学技术手段BrainMapOneExample名动两重分离（doubledissociation）现象：大脑左半球下额叶区（leftinferiorfrontalregions）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（anteriortemporalregions）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（Micelietal.,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。ElizabethBatesetal.（1991）开展过汉语名动分离的神经语言学研究。狭义方法科技手段简介在神经语言学研究的应用科技手段综览静态脑成像：CT（计算机断层扫描）MRI（磁共振成像）动态脑成像：PET（正电子发射断层扫描）Opticalimaging（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。MRI简介MRI（MagneticResonanceImaging），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。MRI在神经语言学中的应用作为近期清晰成像（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简介PET（PositronEmissionTomography），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γ-射线方式释放。测量这两束γ-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。PET在神经语言学中的应用Fig.2(A)Decreases(inred)andincreases(inblue)ofgreymatterindyslexicsversuscontrols,superimposedona3Drenderingofthemeangreymatterimageofthedyslexicsubjects.(B)Decreases(inred)ofwhitematterindyslexicsversuscontrols,superimposedona3Drenderingofthemeangreymatterimageofthedyslexicsubjects.G.Silani,U.Frith,J.-F.Demonet,F.etal.Brainabnormalitiesunderlyingalteredactivationindyslexia:avoxelbasedmorphometrystudy.Brain,2005,128:2453-2461.光成像简介用脑功能近红外反射光谱仪（Near-InfraredReflectanceSpectroscopy，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700~2500nm。光成像在神经语言学中的应用Figure2.A,TypicalexampleofthemostcommonpatternofNIRSparameterchangeinthenormalsubjectsduringnamingtask.B,TypicalexampleofthemostfrequentpatternofNIRSparameterchangeintheaphasicpatientsduringthetask.KaoruSakatani,DMSc,YuxiaoXie,etal.Language-ActivatedCerebralBloodoxygenationandHemodynamicChangesoftheLeftPrefrontalCortexinPoststrokeAphasicPatients:ANear-InfraredSpectroscopyStudy.Stroke,1998,29(7):1299-1304.fMRI简介fMRI（functionalMagneticResonanceImaging），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。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。fMRI的依据是磁共振（MR）信号的血氧水平依赖性（bloodoxygenation-leveldependent,BOLD）。脑活动时代谢旺盛，局部脑血流增加、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。fMRI在神经语言学中的应用WalterJ.B.vanHeuven,HerbertSchriefers1,TonDijkstraandPeterHagoort.LanguageConflictintheBilingualBrain.CerebralCortex,AdvanceAccesspublishedApril18,2008.Figure3.Dutch-EnglishbilingualbrainactivationsshowinggreateractivationsforinterlingualhomographsthanforEnglishcontrolwordsin(A)ELDtask,and(B),theGLDtask.MEG简介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，数量级为10～1000fT（1fT=10-15T，是地球磁场的10-8～10-9，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。MEG在神经语言学中的应用LiinaPylkkänen,RodolfoLlinás,andGregoryL.Murphy.TheRepresentationofPolysemy:MEGEvidence.JCognNeurosci.,2006,18(1):97-109.Figure2.Sampledataillustratingoneparticipant'sresponsetoallcriticaltrialsandsourcesolutionstimewindowbytime-window.Theleftcolumnshowsactivityinall148sensors.Componentspecificsourcesolutionswerecreatedforalltime-pointsindicatedbythecursor.Themiddlecolumnshowsthemagneticfieldmapsatthetimepointsofthecursorandthedipolelocalizationsoftheactivity.Therightcolumnshowsactivityovertimeinthemodeledsources.TMS（transcranialmagneticstimulation）简介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(briefmagneticpulses)，后者无衰减地透过头皮和颅骨，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。TMS在神经语言学中的应用Figure1.Motorexcitabilityduringspeechperception.A)Datafromstimulationoftheleftprimarymotorfaceareainasinglesubjectwhenlisteningtospeech,listeningtonon-verbalsounds,viewingspeech,andviewingeyemovements.EMGrecordingsfromindividualtrialsaresuperimposedandthedottedlineindicatesthetimeofstimulation.Thehorizontalbarrepresents10msecandtheverticalbar0.5mV.JosephT.DevlinandKateE.Watkins.StimulatingLanguage:InsightsfromTMS.Brain,2007,130(Pt3):610-622.Fig.1.C)TherelationbetweenregionalcerebralbloodflowinBroca’sareaandthesizeoftheMEPevokedbysinglepulseTMSoverthemouthregionofprimarymotorcortex(leftpanel).Ontheright,anactivationmapshowingtheanatomicallocationofthesignificantpositiverelationshipillustratedinthegraph.ERP简介事件相关电位（ERP,event-relatedpotentials）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。256导事件相关电位设备自发脑电（EEG）为我们提供了一种研究人脑活动的无创伤手段。通过头皮测量可以记录到在脑内发生的电信号。这些电信号与特定实验事件（如电脑屏幕上呈现的文字或耳麦中传出的语音）时间锁定，以波峰-波谷的形式反映自发脑电变化,称之为事件相关电位(ERP）。ERP提取原理（修改自HillyardandKutas,1983）

ERP在神经语言学中的应用分子遗传学技术1990年，有研究报道KEs大家族，这个家族包含好几代人，并且他们当中有一半的人存在着言语和语言错乱。这个家族的言语和语言错乱的原因表明了，这都是由一种常染色体中的显性基因或相