神经语言学的方法ppt课件.ppt

神经语言学概论AnIntroductiontoNeurolinguistics 2011 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 广义方法 BrainMap OneExample 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 CT简介 CT computedtomography 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 CT在神经语言学中的应用 失语症语言学研究中用CT来鉴定脑内病灶部位 JonathanD Rohrer WilliamD Knight JaneE Warren etal Word findingdifficulty aclinicalanalysisoftheprogressiveaphasias Brain 2008 131 Pt1 8 38 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 临床上 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 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 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 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 LiinaPylkk nen RodolfoLlin s 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 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 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