揭秘大腦里的語言與注意力

(一）語言和腦

 

語言是綜合運用聲音、符號和姿勢來進行交流的一整套系統(tǒng)，是人類區(qū)別于動物最關(guān)鍵的標志。據(jù)估計，全世界約有10000種以上的不同語言，但無論有何種不同，語言都用來最精密地傳遞人的體驗和情感。一般認為，人腦發(fā)展起了特殊的語言加工系統(tǒng)，只要存在正常環(huán)境此系統(tǒng)在新生兒即存在，他們很快就能學會說話和聽懂話。

 

1.腦內(nèi)特化的語言區(qū)

 

腦內(nèi)存在有特定的語言區(qū)域是通過對失語的研究而認識到的。經(jīng)過近一個世紀對失語與腦關(guān)系的研究，到1863年，法國神經(jīng)病學家FaulBroca發(fā)表了他的八個病例報告，這些病人都因損傷左半球額葉而產(chǎn)生說話障礙，從而證明了說話中樞位于一側(cè)半球（優(yōu)勢半球)?，F(xiàn)代進行的用麻醉一側(cè)半球的實驗（Wada程序）也證明多數(shù)人的左半球與說話有關(guān)。因此，由Broca所發(fā)現(xiàn)的與說話相關(guān)的左額葉（額下回后部）就稱為Broca區(qū)。1874年，德國神經(jīng)病學家Karl Wernicke報告了損傷及左半球，但與Broca區(qū)完全不同的腦部也能造成語言障礙，此部位于聽皮質(zhì)和角回之間的顳葉上面皮質(zhì)，現(xiàn)稱為Wernicke區(qū)。此區(qū)損傷引起的失語與Broca區(qū)損傷也頗為不同。

 

損傷Broca區(qū)造成的失語又叫運動失語或不流利失語，表現(xiàn)為說話困難，但卻能理解讀到或聽到的語言。Broca失語的表現(xiàn)好象是找不到合適的詞匯，這種能力不足也可稱為命名不能。有時，病人的語言呈打電報樣，能蹦出一些有意義的詞匯（如主語、謂語）而省略了諸如連接詞或代詞一類的詞匯，并常有語法錯誤和意譯錯誤?；糂roca失語的病人一般尚能理解語言，但往往也是針對簡單語言。由于Broca區(qū)靠近運動皮質(zhì)的嘴和唇區(qū)，因此有理由認為Broca失語主要是語言加工的困難，但病人不能理解復雜問題本身說明事情遠非這樣簡單。

 

上顳部皮質(zhì)損傷引起的失語，即Wernicke失語，這種失語主要表現(xiàn)為理解語言困難。病人常常能相對流利地講話，但是其內(nèi)容往往沒有意義，說話時清晰與含混表現(xiàn)混雜在一起，比Broca失語更為意譯不清。Wernicke失語病人聽不懂問題或指令，也看不明白所寫的文字。由于Wernicke區(qū)位于顳上回而靠近聽皮質(zhì)，是髙度分化的聲音辨認區(qū)域，因此，可以認為此區(qū)與儲存形成語言的聲音記憶有關(guān)。聲音辨認的缺失自然就不能理解語言，同時，Wernicke區(qū)可能還對語言的產(chǎn)生起一定的控制作用。

在觀察失語癥不久，Wernicke提出了一個腦內(nèi)語言加工的模型，這一模型后來受 到美國學者Geschwind的補充，形成所謂Wemicke-Geschwind模型。組成這個模型的單元包括Broca區(qū)、Wernicke區(qū)、連接上述兩區(qū)的纖維弓狀束（arcuate fasciculus)和角回；模型也包括接受和加工語言的皮質(zhì)感覺區(qū)和運動區(qū)（圖1-13)。我們可以通過對執(zhí)行兩種任務來理解該模型的功能。第一種任務是重復別人的說話：語言的聲音進入耳朵聽覺系統(tǒng)加工成神經(jīng)信號，此信號到達聽覺皮質(zhì)，根據(jù)模型的組成，文字的聲音信號在Wernicke區(qū)加工后才能被理解出意義；為了重復出語言，與文字有關(guān)的信號從Wernicke區(qū)經(jīng)弓狀束傳到Broca 區(qū)，變成與語言運動有關(guān)的密碼，再傳到指揮唇、舌、喉等器官運動的相應皮質(zhì)運動區(qū)。第二種任務是朗讀課文：文字的形象通過視覺信號到達紋狀皮質(zhì)和髙分化的視皮質(zhì)，信號加工后傳到頂、枕、顳葉交界處的角回，從此經(jīng)Wernicke區(qū)再由弓狀束傳到Broca區(qū)及皮質(zhì)運動區(qū)。從此模型可以理解到Broca失語以及Wernicke失語的本質(zhì)。由于適宜的神經(jīng)信號不再能被送人運動皮質(zhì)，因此，Broca區(qū)的損傷會嚴重影響語言的生成；但是對語言的理解應屬正常，這是因為Wernicke區(qū)是完好的。相反，Wernicke區(qū)的損傷因破壞了聲音信號向文字信號轉(zhuǎn)變的部位而造成對 語言理解的嚴重障礙；由于Broca區(qū)并未受損而仍能驅(qū)動與說話有關(guān)肌肉的活動，有Wernicke失語的人仍有講話的能力。其次，此模型還能解釋另一種在腦卒中時常可看到的所謂傳導性失語（conduction aphasia)的機制，即聯(lián)系Broca區(qū)和Wernicke區(qū)的弓 狀束受到損傷而此兩區(qū)域本身是完好的。這種病人能說話并能聽懂話，但不能重復他人的語言。由于上述優(yōu)點，Wemicke?Geschwind模型在臨床上被廣泛應用，然而Wernicke-Geschwind模型與實際情況相比畢竟過于簡單。例如，在看書時，神經(jīng)信號從視皮質(zhì)到Broca區(qū)的路上可以不經(jīng)過角回；通常遇到的Broca失語和Wernicke失語的嚴重程度又與損傷范圍超過此兩區(qū)域的多少有關(guān)；同時，失語癥也受到不屬于模型涉及范圍的皮質(zhì)下結(jié)構(gòu)（如丘腦和尾狀核）的影響（臨床上，單純切除皮質(zhì)比起廣泛累及皮質(zhì)和皮質(zhì)下結(jié)構(gòu)的腦出血來，其對失語程度的影響要小得多）；另外，即使由于一定部位腦損傷（諸如腦出血）造成了失語，往往也能有某種恢復，即其他腦部具有一定代償作用。因此，過分強調(diào)Broca區(qū)和Wernicke區(qū)在語言功能中的專門作用是片面的。不僅如此，在大多數(shù)情況下，失語癥患者往往同時具有說話障礙和對語言的理解障礙。所以必須知道，皮質(zhì)加工語言的機制遠比Wemicke-Geschwind模型所提出的要復雜得多。

 

十分有意思的是，會兩種語言的人在失語時的表現(xiàn)頗具特點。如在腦卒中失語時，往往是那種學得最早、說得最流利的語言保留相對更完好一些。這說明，人們在學習第二種語言所使用的神經(jīng)元可能與學習第一種語言的并不完全相同（盡管肯定有重疊）。

 

2.分裂腦與語言

 

前面已經(jīng)說到，主管語言功能的中樞一般都位于優(yōu)勢半球，因此，研究分裂腦情況下的語言能力表現(xiàn)就有相當重要意義。所謂分裂腦是指因某種原因（主要是為治療頑固性癲癎）而用手術(shù)切斷聯(lián)系左右半球的胼胝體，造成兩半球從功能上各自分開的狀況。從20世紀50年代開始，美國科學家Roger Sperry及其他學者（如紐約大學的Michael Gazzaniga)通過研究分裂腦對了解左右半球具有不同功能方面做出了重要貢獻。在研究中他們觀察到，當受試驗者（胼胝體已切斷）用詞語來回答對其所提的問題時，左右半球表現(xiàn)出來的能力很不一樣。例如，受試者能毫不困難地說出呈現(xiàn)于其右視野（產(chǎn)生的視信息全部進入左半球）的數(shù)字、詞匯或圖畫；同樣，他們在看不見的情況下也能用語言描述放在右手里的物件。相反，假如改成置于左視野或左手內(nèi)（感覺信息全部到右半球），受試者就描述不出來或干脆說什么也沒有(盡管明顯感受到物件的存在）。這說明多數(shù)人與說話有關(guān)的中樞確在左半球。然而人們在研究中發(fā)現(xiàn)，右腦決非與語言無關(guān)。如果讓受試者不用說話的形式來對呈現(xiàn)于左視野或左手的物件做出反應，那么，就可以看到右腦能閱讀和理解數(shù)字、文字和短的詞語。實驗也證明，右腦能理解較復雜的圖片，比起左腦來更能理解三維形態(tài)、更能辨別聲調(diào)的差別。因此，對分裂腦的研究顯示出兩半球在功能上各自的獨立性以及不同的語言能力。也就是說，盡管左腦具有語言優(yōu)勢，右腦在理解語言方面有其獨特作用。在具有正常胼胝體聯(lián)系兩側(cè)半球的情況下，兩半球在完成語言和其他功能中是緊密協(xié)同的。

 

3.語言與腦的解剖不對稱性

 

有鑒于腦在語言功能上具有左右不對稱表現(xiàn)，因此，人們對雙側(cè)大腦是否具有解剖 結(jié)構(gòu)的不同表現(xiàn)出很大的興趣。60年代以后，科學家們通過死后對腦的解剖測量以及 近來用核磁共振成像（MRI)方法研究，首先觀察到左右顳葉上面的顳平臺（planumtemporale)有很大不同（圖1-15)。超過65%的人左邊的顳平臺大于右側(cè)，體積上有的甚至達到5倍，這一差別與腦的語言功能有關(guān)。因而，主司語言功能的優(yōu)勢半球多位于左側(cè)，這與人們多屬右利型（習慣用右手為主）看來很吻合，但是，還不能證明兩者間存在必然的聯(lián)系。

 

4.用腦的電刺激和PET成像法對語言的研究

 

近代科技的發(fā)展使得人們可以擺脫單純使用腦的病理解剖方法而從活體腦來研究腦 的語言功能，對腦的電刺激和正電子發(fā)射斷層掃描（PET)即是最常用的兩項新技術(shù)。前面已經(jīng)提到過加拿大學者Penfield通過在腦外科手術(shù)中用電流刺激皮質(zhì)不同部位而觀察到不同的表現(xiàn)。在對語言定位的研究中，他看到了三種情況：發(fā)聲、抑制說話和類似失語癥的說話困難。

 

刺激管理嘴和唇的運動皮質(zhì)區(qū)域立即引起說話抑制，這可能由于肌肉的活動造成嘴的扭曲或緊閉下頜所致；刺激運動皮質(zhì)偶爾也引起喊叫或節(jié)律性發(fā)聲；但引起這種反應并不局限于某一側(cè)運動皮質(zhì)。此外，Penfield還在左側(cè)優(yōu)勢半球發(fā)現(xiàn)了三處影響說話的地方，其中之一相當于Broca區(qū)。刺激此區(qū)能引起正在說話的人停止說話（強刺激）或小聲說話（弱刺激）；有人在刺激后不能對以前熟識的東西命名或說出錯字。另外兩個區(qū)域位于后頂葉和顳葉，波及弓狀束和Wernicke區(qū)的解剖部位。刺激此區(qū)可引起說話混亂、含糊或抑制?？梢钥闯觯姶碳φZ言的影響有點類似于失語癥時的反應。但電刺激效應隨刺激周圍皮質(zhì)區(qū)不同或個體不同而有很大差異。這些都進一步說明腦的語言機制遠比Wemicke-Geschwind模型要復雜得多，涉及的皮質(zhì)區(qū)域也廣泛得多。

 

語言加工過程可以從PET成像中反映出來。由于不同腦部的功能活動水平可以從 通過這一部分的局部血流在PET影像上反映出來，因此，人們用PET成像來觀察腦對字詞的反應和加工語言時的不同功能狀況。從PET影像上可以看到，當受試者看見或聽見對其呈現(xiàn)的文字時，他們腦的活動主要集中在紋狀皮質(zhì)、外紋狀皮質(zhì)或初級、次級聽皮質(zhì)；但是，如果給予受試者的視、聽刺激與文字無關(guān)，則外紋狀皮質(zhì)和次級聽皮質(zhì)不表現(xiàn)明顯的活動，因此，可以認為此兩部分主管對文字的視、聽反應。必須指出的是，給予文字的視刺激并不引起角回和Wernicke區(qū)的活動，這點與Wernicke- Geschwind模型設計者的想法是不同的。

 

也用PET研究了重復別人語言的試驗。受試者通過視或聽來辨認和重復（加工）語言，因而在PET圖像上應表現(xiàn)出與分辨有關(guān)的成分和與語言加工有關(guān)的成分。經(jīng)過處理后，發(fā)現(xiàn)說話時高水平活動見于初級運動皮質(zhì)和補充運動區(qū)；靠近大腦外側(cè)裂的 Broca區(qū)的血流也有增加，但在PET圖像中是雙側(cè)的，而且即使僅動嘴、舌不發(fā)聲也能引起活動，原因還難于解釋。

 

如果令受試者進行名詞與動詞相關(guān)聯(lián)的語言活動（如受試者可對呈現(xiàn)的“蛋糕”一 詞回答“吃”），在PET圖像上除去以往說話引起的表現(xiàn)，可見腦的活動集中在左額下區(qū)、前扣帶回和后顳葉?？磥砥渲蓄~葉和顳葉的活動與語言活動有關(guān)，而扣帶回的活動 可能與注意有關(guān)。

 

PET的研究結(jié)果在證實從失語癥研究所得到的對腦語言功能認識的基礎上，進一步揭示了腦對語言加工機制比把語言功能限于Broca區(qū)和Wernicke區(qū)的認識要復雜得多。

 

(二）注意力

 

我們都有在雜亂的人群中專心地只同一個人談心的體驗，這就是注意力的表現(xiàn)，而 鑒別同時出現(xiàn)的信息來源的活動就是選擇性注意。注意力也在其他感覺模式中得以發(fā)揮，如在視覺系統(tǒng)中，靠注意力我們才能在視野中看到某件東西；不僅如此，當你專心讀書時你就聽不見窗外的聲音，說明注意能干擾別的感覺。也就是說，人腦能從同時進入腦的各種感覺信息中選出所需要信息的能力。

 

注意力對行為的作用后果可以通過一些特殊設計的試驗測量出來，這些效果包括:注意能促使人發(fā)覺、探測事物，這大概能解釋為什么只要我們注意就能在嘈雜的人群中同一個人交談。此外，注意能加快感受事物的速度或反應速度。相反，注意力發(fā)生障礙 就會出現(xiàn)所謂的疏忽綜合征（neglect syndrome),表現(xiàn)為忽視人、遺漏東西，甚至自己 身體的某一部分。這種疏忽綜合征常常是單側(cè)的，如果不是直接看到，病人甚至不相信世界（包括自己）還有另一半，故出現(xiàn)諸如刮一半的臉、刷一半牙、穿半身衣、吃半盤飯的表現(xiàn)。此癥常見于右側(cè)后頂葉皮質(zhì)損傷，也有報告說右側(cè)前額皮質(zhì)、扣帶皮質(zhì)和其他部位皮質(zhì)損傷亦可引起這種表現(xiàn)。人們普遍認為，后頂葉皮質(zhì)負責注意超出個人空間之外不同位置的事物，而疏忽綜合征就是失去轉(zhuǎn)移注意的能力。還不清楚為什么病變多見于右半球，鑒于左右半球功能的不對稱性，即右半球更理解空間關(guān)系，因此，病人表現(xiàn)為更多喪失空間感覺是合乎邏輯的。

 

當人在注意某一事物時，其腦內(nèi)有何活動？對此，在PET影像上也有所反映。觀察表明，在分辨不同特性的刺激時，腦的不同部位有活動增強的表現(xiàn)。例如，當注意分辨顏色和形狀時，腹內(nèi)側(cè)枕葉皮質(zhì)表現(xiàn)活動，但此部不受對速度注意的影響。與此不 同，頂葉只對運動的注意起反應而對其他種注意不起作用。許多與視覺相關(guān)的皮質(zhì)區(qū)， 如％、V₂和MT (V₅)對各種注意均不起反應；對注意顏色、形狀起積極反應的視皮 質(zhì)區(qū)是V₄和IT，也有的在顳葉視區(qū)；對運動注意起反應的區(qū)域靠近MT區(qū)。PET研究提示，大量皮質(zhì)區(qū)都涉及注意功能，特別是視覺區(qū)中更分化的部分，同時也與注意的對象有關(guān)。

 

對后頂葉皮質(zhì)神經(jīng)元進行電記錄也證實此部對注意處于視野內(nèi)一定位置的事物起反應，這可進一步引起眼睛對該事物的掃視。類似的試驗也在視皮質(zhì)的V₄區(qū)內(nèi)做過。

 

在實驗中也看到，丘腦枕核（pulvinar nucleus)對注意有控制和引導作用。丘腦枕核與大腦枕葉、頂葉和顳葉的視覺皮質(zhì)有廣泛的纖維聯(lián)系，這提示枕核對皮質(zhì)的廣泛區(qū)域能起調(diào)節(jié)作用。臨床上，人的丘腦枕損傷可造成對損傷對側(cè)呈現(xiàn)的事物缺少注意力。在用猴子進行的動物實驗中，將遞質(zhì)GABA的抑制劑注人一側(cè)丘腦枕，即可引起猴子對于視野對側(cè)的刺激失去注意，就像人的丘腦枕損傷表現(xiàn)一樣。有意思的是，當向猴丘腦枕注人GABA的協(xié)同劑時，會促進猴向?qū)?cè)轉(zhuǎn)移注意力。然而，損傷上丘和后頂皮 質(zhì)也能造成類似枕核損傷的癥狀，雙側(cè)損傷枕核反倒不造成明顯的注意障礙，因此，枕核在引導注意功能方面的作用還不是很明確，其作用并不比對上丘和后頂葉皮質(zhì)在注意功能中的作用了解更多。很可能這些區(qū)域共同對注意的控制起作用而不存在唯一的控制注意活動的中樞。

 

 

 

 

 

 

 

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