脑损伤病人的言语障碍-2004课件

脑损伤病人的言语障碍

--认知神经心理学研究途径

舒华韩在柱认知科学与学习教育部重点实验室北京师范大学心理学院毕彦超认知神经心理学实验室美国哈佛大学心理系认知神经心理学的概念

(Cognitiveneuropsychology）认知神经心理学是当代脑科学研究中的基础和主导领域，为目前发展最为迅速的前沿学科之一。

认知神经心理学研究的主要课题是知觉、注意、言语、记忆、思维等人类心理活动的认知神经结构。它以认知能力异常者为研究对象，通过患者特异性受损和保留的认知环节来推知人类正常的认知结构和加工方式。认知神经心理学是神经科学、心理学和认知科学相互融合的产物。

研究人的认知活动的途径认知心理学：探讨人的知觉、注意、记忆、语言、思维等认知过程，揭示人的智力的本质的科学；常用方法：反应时记录法；基本思想：记录认知能力正常的被试完成一些特定认知任务的反应时，分析被试脑中发生的信息加工过程，发展关于脑中认知过程的表征和加工理论，基于理论预期在某种实验中应出现的结果。口语词汇产生:

直接通达模型（directaccessmodel)（Butterworth，1989；1992；Morton，1970；1985

羊牛

语义系统语音形式SPEECH

语言产生研究的一般实验范式

（Damian，1999)

++700ms700ms700ms

SOA=0目标图干扰词控制词启动（语义有关）（无关）

羊牛木830814-16SOA=57ms目标图干扰词控制词启动（语音相同）（无关）

羊阳

木793814+21认知心理学途径的弱点：正常人的认知加工自动化、迅速、容易，使人们很难揭示这些能力所基于的心理和神经机制。1、有些细小的过程无法区分；2、间接推论，无法直接证明；3、未能与认知过程的物质基础-脑的结构与功能-相关联。自19世纪以来，人们相继发现不同脑组织受损的患者会表现出形式有别的心理加工障碍，尤其是一些障碍仅表现在某一（或某些）具体细小的加工环节上。

Fodor(1983)的著作“ThemodularityofMind”提出大脑的机能组块理论，从认知的角度的大脑功能系统进行了解释。基本假设：人脑的认知系统是由许许多多模块组成的，这些模块有些负责视觉，有些负责听觉，有些负责语法，任务专一，而且相互独立。

在过去的三十年间，模块化理论吸引了许多心理学家的兴趣，导致了大量研究和激烈的争论。目前，功能核磁共振脑成像研究、脑损伤障碍病人研究等为模块化理论提供了许多证据。

1977年，在英国牛津大学召开了一个“深层阅读障碍（Deepdyslexia)”研讨会，标志着认知神经心理学的诞生。1980年，出版了第一本解决认知神经心理学研究方法的书“DeepDyslexia”。1984年，“CognitiveNeuropsychology”杂志首期发行。神经损伤打开了研究人的认知过程的一扇窗户，认知神经心理学透过这扇窗户帮助研究者理解正常的认知加工和表征。脑损伤病人的认知功能障碍为建立认知理论提供了宝贵的资源。一个具有普遍性的认知理论不仅能对正常人的行为表现做出解释，而且也能对患者的认知障碍模式进行说明，同时还能对障碍发生的环节和表现方式做出一定预期。

认知神经心理学与神经心理学的不同点：通过病人损伤和保存的行为模式揭示人类认知的结构、组织和加工，而重点不在于定义或描述各种障碍，如运动性失语，感觉性失语、传导性失语等。认知神经心理学的基本假设.模块（modularity)

视觉理解模型(引自Rapp,2001)——在一个大的模块内也可能包含有多个小模块

——功能结构（functionalarchitecture)视觉再认单元(字词、实物、面孔）语义系统视觉特征分析器功能模块化（functionalmodularity）人类的认知过程是由一系列相对独立的成分协同完成的，这些成分不仅在结构上彼此分离，而且在功能上也相对自主。它们各司其责，彼此合作，致使信息在整个系统中有序地传递，最终完成认知加工过程（Foder，1983；Coltheart，2001）。这种模块化的结构方式便可能会引起功能的特异性障碍。

解剖模块化（anatomicalmodularity）

特定的认知功能由专门的脑神经组织承载，而不是弥散于全脑。不同的认知环节可能有自身相对独立的神经基础，局部脑损伤会导致认知功能的选择性障碍。

这意味着，认知过程在解剖上也呈模块化。

功能结构无个体差异（uniformityoffunctionalarchitectureacrosspeople）

对于人类共同具有的一些基本的认知过程来说，个体间的功能结构大体相同，无明显差异。个案研究是认知神经心理学的重要研究方法。

缩减性（subtractivity）

当患者的病变造成某一个或某些认知途径受到损伤时，有时会有其它途径加以补偿。但这种新启用的认知途径其实在正常人的认知结构中已经存在，只是正常人可能不使用或较少使用它，而患者在病理条件下却充分调用了该途径。“cat”“boy-girl”

Phonology(speechoutputlogogens)Grapheme

Lexicon(visualinputlogogens)Grapheme-Phoneme

recodingPrintedlanguageSemanticsystemNon-semanticreadingSpeech

例如，研究表明，英文字词阅读有三条基本通路：词典外通路、直接的词典通路和语义中介的词典通路。

正常人阅读时一般不使用语义中介的词典通路，而深层阅读障碍（deepdyslexia）病人阅读时却充分启用了该通路，这是因为这类患者的其它两条通路发生了严重障碍。

认知神经心理学的基本方法

描述病人的三种方法：1、任务的行为描述：编制细致的认知任务，分析完成任务所需要的认知环节；

2、损伤神经结构的描述：检查、确定患者的损伤部位；

3、损伤认知功能的描述：通过测查，确定患者认知系统中特定的障碍环节和正常环节。研究的基本问题：1、在输入和输出之间有哪些认知过程？2、这些认知过程是如何组织的？他们之间如何交互作用？主要研究方法：个案研究；选配对照组的两种方式：1、正常人；2、病人；常用测验任务举例理解能力测验(听觉、视觉)词/图匹配(word/picturematching)

图形核证（pictureverification）

词汇判断(worddecision)

产生能力测验（口语、书写）图形命名（picturenaming）

物体命名（objectnaming）

根据定义命名(definitiontonaming)

事件描述(eventdescription)

复述（repetition）

阅读(reading)

听写(dictation)语音输入词典字形输出词典语音输出词典字形输入词典语义系统/pingguǒ/苹果一种词典功能结构简图（引自Shelton和Caramazza，1999）

词-图匹配（视觉/听觉理解）

苹果图形核证（视觉理解）

香蕉

苹果

语音输入词典字形输出词典语音输出词典字形输入词典语义系统/pingguǒ/苹果一种词典功能结构简图（引自Shelton和Caramazza，1999）

图形命名/写名

语音输入词典字形输出词典语音输出词典字形输入词典语义系统/pingguǒ/

苹果一种词典功能结构简图（引自Shelton和Caramazza，1999）

研究途径：

比较患者在不同任务间的作业成绩或错误类型，着重分析患者表现出障碍的任务与其他任务之间的关系。关系可分为：相关(association)和分离(dissociation),分离又可以分为单分离(singledissociation)和双分离(doubledissociation)。方法一相关（association)

在同一类控制变量下要求患者完成两项不同任务，如果患者在两种任务上均表现出障碍，则称这两种任务间具有相关。

可能的原因：完成两种任务共同需要的认知成分受损。利用相关的方法有助于找出两个任务间共同的加工环节。患者KE的测验结果

听觉理解 视觉理解 口语产生 字形产生-----------------------------------------------------------××××----------------------------------------------------------

（Hillis，Rapp，Romanietal，1990）KE的主要障碍部位可能源于一个共同的加工机制。结合其他数据分析发现，这个共同的成分是语义系统。

语音输入词典字形输出词典语音输出词典字形输入词典语义系统/pingguǒ/苹果一种词典功能结构简图（引自Shelton和Caramazza，1999）

方法二单分离（singledissociation)

在同一类控制变量下要求患者完成两种任务，如果患者仅在其中一种任务上表现出障碍，或其中一种任务障碍的程度严重于另一种任务，则这两种任务间表现为单分离。

可能的原因：两种任务有不同的加工机制，其中一种受到了损伤，而另一种保持正常；由此表明这两个任务的认知机制是相对独立的。利用单分离方法有助于区分两个独立的加工环节。

HWSJD

名词

动词名词动词---------------------------------------------------------------------口语输出×××√√字形输出√√×××---------------------------------------------------------------------

（CaramazzaandHills,Nature,1991)

语音输入词典字形输出词典语音输出词典字形输入词典语义系统/pingguǒ/苹果一种词典功能结构简图（引自Shelton和Caramazza，1999）

动词名词方法三双分离（doubledissociation)

在同一类控制变量下要求两位患者完成两种不同任务，第一位病人仅在其中一种任务上表现出障碍，或其中一种任务障碍的程度严重于另一种任务，而第二位病人在两种任务间的障碍模式却与第一位截然相反，则这两种任务间表现为双分离。同一个病人身上也可表现出双重分离。利用双分离方法可以更有说服力地区分两个独立的加工环节。

EBA的测验结果------------------------------------

动词名词字形输入√×口语输出×√------------------------------------------（HillsandCaramazza,BrainandLanguage,1995)词汇的表征与加工：来自言语障碍病人的证据在过去的三十年，已提出了大量词汇表征与加工的模型，其中，语言障碍病人的研究为我们理解心理词典的结构和过程作出了重要贡献（McCleland&Rumelhart,1982;

Coltheart，1992;Levelt,1991;Carramaza,1997）。词典理论共同的特点：系统由多个不同的表征或部分组成；词典中包含那些表征？各个表征是如何通达和交互作用的？脑损伤病人研究的思想：脑损伤可能导致认知系统选择性的破坏；认知系统损害的方式与其在脑中是如何组织的有关；语言损伤的模式应反映了词典系统的功能组织和计算结构。脑损伤病人告诉了我们什么？独立的语义和词典表征的证据各种任务中的正确率（％）KEJG--------------------------------------------------------------------

理解听觉

60100视觉

68

100口语产生图形命名60100触觉命名

53100字词阅读

63100书写产生图形写名6614听写

6235-------------------------------------------------------------------(Hillis,Rapp,Romani,etal.1990）

结果：KE所有的通道正确率低：语义系统损伤；

JG听觉、视觉理解、语音输出无问题，字形输出正确率低：字形输出损伤；

语音输入词典字形输出词典语音输出词典字形输入词典语义系统/pingguǒ/

苹果一种词典功能结构简图（引自Shelton和Caramazza，1999）

KE损伤部位：语义中枢；

预期：语义错误；无词频效应；所有通道正确率低；字形输出时必须以语音为中介吗？OrthographicLexiconSemanticSystemSemanticSystemPhonologicalLexiconOrthographicLexiconPhonologicalLexicon

独立通达假说语音中介假说语音输出词典和字型输出词典独立的证据GRB和JG的正确率（%）

RGBJG-------------------------------------------------------------------------ComprehensionAuditory100100Visual100100OralproductionPicturenaming66100Tactilenaming

64100Oralreading68100WrittenproductionWrittennaming9414Writingtodictation

9435-------------------------------------------------------------------------

(Caramazza,&Hillis,1990)

语音输入词典字形输出词典语音输出词典字形输入词典语义系统/pingguǒ/

苹果一种词典功能结构简图（引自Shelton和Caramazza，1999）

GRB损伤部位：语音输出词典；预期：不包含语音输出，正确率高；很强的词频效应字形输入与字形输出表征相对独立的证据GV和JG的正确率（%）

GVJG------------------------------------------------------------------------VisualinputVisualcomprehension×100Picturenaming48100Oralreading

0

100Picturewrittennaming

51

14Non-visualinputAuditorycomprehension100100Tactilenaming98100

Writingtodictation97

35------------------------------------------------------------------------

语音输入词典字形输出词典语音输出词典字形输入词典语义系统/pingguǒ/

苹果一种词典功能结构简图（引自Shelton和Caramazza，1999）

JG损伤部位：书写输出词典；预期：不包含书写输出，正确率高；很强的词频效应；

句法信息的表征方式SyntacticNetworkOrthographicLexiconSemanticSystemSyntacticLemmaSemanticSystemPhonologicalLexiconOrthographicLexiconPhonologicalLexicon句法中介模型句法独立模型（Garrett,1992;Levelt,1989)（Caramazza,1997;Caramazza&Miozzo,1997)词类信息是句法信息的一种重要信息。词类特异性损伤个案的发现为研究句法信息的表征方式提供了很好机会。动、名词特异性障碍是词类障碍的典型形式。例：“Thereisacrackinthemirror.”“Don’tcrackthenutsinhere.”动、名词特异性损伤的个案HW和SJD的正确率（％）

HWSJD

名词动词名词动词-------------------------------------------------------口语产生56229997书写产生999999

70-------------------------------------------------------(caramazz,Nature,1991)结果：HW在语音输出上动词特异性障碍；

SJD在字形输出上动词特异性障碍；

EAB的正确率（％）名词动词--------------------------------------------口语产生×√视觉理解√×--------------------------------------------（Hillis和Caramazza，1995）

KSR的正确率（％）名词动词----------------------------------------------口语产生×√书写产生√×----------------------------------------------（Rapp和Caramazza，2002）

结果：EAB在字形输入上动词特异性障碍，语音输出上名词特异性障碍；

KSR在字形输出上动词特异性障碍，语音输出上名词特异性障碍；来自错误分析的证据KE,DHY和RGB的命名错误率

KEDHYRGB-----------------------------------------------------------------------Numberofsemanticerror171212%coordinateerrors76%67%67%%superordinate12%17%17%%associative12%15%17%------------------------------------------------------------------------

结果：KE,DHY和RGB的语义错误模式无差别；KE,DHY和RGB在不同通道任务中的错误率

KEDHYRGBTotalSemTotalSemTotalSem-------------------------------------------------------------------------Oralpicturenaming403872683232Oraltactilenaming4745003636Spokenword/picture4040313100-------------------------------------------------------------------------KE在所有的通道犯语义错误：语义系统损伤；

DHY仅在图形命名和理解任务中犯语义错误，但在触觉命名任务中无语义错误：视觉输入损伤；

RGB在图形和触觉命名任务中有语义错误，但在理解任务中无语义错误：语音输出损伤。质疑：一个个案是否能形成理论？个案研究无法重复。思路：1、虽然个案不能重复，但如果不同的损伤病人，从不同的侧面贡献于同一理论，这个理论可解释正常人。2、一个认知系统的理论必须能解释所有个别病人的行为，以及正常被试的行为。

语义范畴特异性损伤

（Semanticcategory-specificdeficit）人类的语义系统中知识的表征与加工，及其神经组织学基础，一直是人们关注的热点问题之一。七十年代以来，已提出大量关于语义记忆的模型，试图解释语义知识结构和加工方式，但它们多数局限于在信息加工层次上的解释。脑损伤病人存在语义范畴特异性损伤现象的发现，为探索语义记忆系统及其脑机制开辟了一个全新的视角。Warrington和Shallice（1984）

首先报道了患有单纯性疱疹脑炎（Herpessimplexencephalistes）的两例患者，他们表现出对特殊语义类别选择性命名困难。有生命类事物（如，动物（8%）、植物（10%），无生命类事物（如，家具（79%）、交通工具（52%））。

后来，在不同的病种（如，老年性痴呆），以及在不同的测试任务（如，图－词匹配（picture－wordmating）、范畴流畅性(categoryfluency)、图形命名(picturenaming)）中也有不少语义范畴特异性损伤的报道。病例报道包括生命类或无生命类知识的损伤，还有更小范畴（如，动物、人体器官、水果、家具）的损伤。语义系统中知识的组织EW图形命名的正确率（％）-----------------------------------------------------动物非动物

EW

34

96

Control9699------------------------------------------------------（Caramazza&Shelton，1998）

结果：EW动物范畴特异性损伤EW的动物范畴特异性损伤仅局限于图形命名吗？EW在其他任务中的正确率：动物非动物--------------------------------------------------------------------AuditoryinputSoundidentification2563Comprehensionobjectdecision6092partdecision

2563---------------------------------------------------------------------结果：动物范畴特异性损伤也存在于其他任务中。已有报道的语义特异性障碍的例子-----------------------------------------------------------------------有生命无生命动物水果蔬菜人造物品-----------------------------------------------------------------------√√Warrington(1984),Silveri(1988)√arrington(1983),Sheridan(1993)√Hart(1992),Caramazza(1998)√√Hillis(1991)√Hart(1985),Farah(1992)√√Notobserved-----------------------------------------------------------------------------------------------感知/功能理论

（thesensory/functionaltheory）语义系统中的概念是以特征来表征的。例如，马是由“有鬃毛”，“能拉车”，“食草动物”等一系列特征表征的。这些特征分属于不同的子系统，感知觉子系统和功能性子系统是两个主要的子系统，各子系统分布在不同的脑区。

感知觉子系统中，存储着有关事物的感知性特征（如有鬃毛，四条腿）；功能性子系统中，存储着有关事物的功用特征（如能拉车，能耕地）及一些其它特征（如是食草动物）。有生命类概念更多地依赖于感知性特性来表征，无生命类概念更多地依赖于功能性特征来表征。相关结构理论

(Correlationalstructuretheory)语义系统中概念的特征均分布在一个统一的整体系统中，其中，两两特征间具有一定的相关联系，而且不同特征间这种相关联系的程度不同。两个特征在语义系统中同时激活的频率越高，它们相关程度也越大，承载它们的脑组织分布距离也越近，反之亦然。

例如，“有眼睛”和“有嘴巴”这两特征，在自然界中，二者同时出现的概率较高，这样，在语义系统中，它们同时激活的可能性越大，它们相关程度也较大，出现在相邻脑组织的可能性较大，因此它们表征的概念也往往聚集在一起，形成一个“团块”。

当脑损伤侵害到不同的“团块”时，就会殃及相应的不同范畴，呈现出该范畴受损的特异性效应。种区知识假说

(Domain-specificknowledgehypothesis)人脑中的每一语义范畴是一个功能模块，当特定的模块遭到损伤时，相应的语义范畴就会受到损害。

人类在长期的进化过程中，根据对人类生存和繁衍的意义，分化出一些重要的知识领域（范畴），这些领域（范畴）拥有各自相对独立的神经组织结构，表现为对特定知识的范畴性适应。

当脑损伤波及这些特异性的神经组织时，就会使得与其对应的语义知识也随之而伤害，从而呈现出该范畴的特异性损伤效应。

两个个案

（韩，2002）

WJXZBL--------------------------------------------口语输出图片命名4638理解听觉理解88100视觉理解72

100-------------------------------------------------

WJXZBL图片命名----------------------------------------------------动物29%48%工具64%18%-----------------------------------------------------动物29%48%非动物48%36%-----------------------------------------------------生物29%41%非生物53%36%-----------------------------------------------------

词类特异性损伤

（grammaticalcategory-specificdeficit）

G.B.Vico在18世纪首次报道了动、名词词类特异性损伤。患者能记得名词却忘记了动词，表现为动词特异性损伤（VSD，verbspecificdeficit）。还有报道与其截然相反模式的患者，即表现为名词特异性损伤（NSD，nounspecificdeficit）。研究表明，动、名词特异性损伤不仅在认知水平上表现为加工分离，而且在神经解剖上也存在脑区分化。但是，认知神经心理学感兴趣的是，这种分离到底发生在哪个认知水平，及它的脑机制。动、名词特异性损伤的理论解释语法解释:

－语素解释法：动词特异性损伤是源于动词比名词有较多的语素变化形式。－句法解释法：动词特异性损与动词在句子中承担着重要的造句法角色有关（Bock，1987；Garrett，1988；Carmazza,1997）

证据：动词特异性损伤的患者对被动句、语义可颠倒句和非标准语序句理解能力分别差于主动句、语义不可颠倒句和标准语序句。

语义-概念解释：

动、名词特异性损伤是由于语义系统受损造成的。证据：动词特异性损伤的患者往往会同时伴随对非动物（非生物）、抽象词加工困难，但名词特异性性损伤个案却与其相反（Berndt等，1994；Bird等，2000；2001）词典解释：

在词典中，动词和名词在结构、功能和神经组织上具有一定程度的分离性。当脑损伤主要影响到其中一种词类信息时，便会引起这类词的特异性损伤。

证据：动、名词特异性损伤仅局限于单个的通道上（Caramazza和Hillis，1991；Hillis和Caramazza，1995；Rapp和Caramazza，2002）

ZBLWJX图形命名动词7638名词4447图形写名动词29名词32听觉理解动词8548名词9156视觉理解动词8335名词8441

ZBL的描述性语义错误

平底锅 做炒饭的用具 哨子 吹哨 钢琴 弹琴 衣架 晾衣服 小汽车 用车手风琴

弹琴的，手风琴

烟灰缸

抽烟的，烟袋壳

童车

幼儿休息，玩耍的东西

竹篮

菜搁里面，提拎

小丑

招揽生意的

熨斗

烫衣服用的

浇水壶

洒水用的

领结

女同志在头上系的蛋糕

吃的，过生日时吃的

教堂

说“阿门”的地方

面包

吃的，我不爱吃

斧子

劈柴用的

钟

打的，上学，噹噹响

语音输入词典字形输出词典语音输出词典字形输入词典语义系统/pingguǒ/

苹果一种词典功能结构简图（引自Shelton和Caramazza，1999）

动词名词六、刺激为中心的视觉忽视症(Neglect)研究：人类视觉加工的早期阶段（适用于字词和物体）（Subbian&Caramazza,Neurocase,2000)；网膜为中心水平：几何特征辨认；眼睛移动，网像变化；刺激为中心水平：

形状辨认：有格式塔的接近率、完好图形等；

以格式塔规则形成的视觉刺激为中心，眼睛移动，物体不变化；词为中心水平：