医学影像学杂志2013年第23卷第1O期 J Med Imaging Vo1.23 No.10 2013 ● 实验研究 蒙汉双语者与单汉语者语义加工差异脑机制的功能磁共振成像研究 陈学志 ,王晓怡 ,赵 澄 ,刘巨涛 ,周连军 杨,倩 ,卢 洁 ,李坤成 北京 100053) (1.内蒙古赤峰市宁城县医院CT—MR科 内蒙古赤峰 024200;2.首都医科大学宣武医院放射科【摘要】 目的通过熟练蒙汉双语者及单汉语志愿者的语言功能磁共振成像,探讨蒙汉双语者及汉语志愿者在汉语 采用汉语词的语义判断任务,15名蒙汉双语健康志愿者(男8名, 语义判断过程中汉语信息加工差异的脑机制。方法功能激活情况及其差异。结果女7名)和15名汉语健康志愿者(男7名,女8名)进行功能磁共振成像研究。应用软件包AFN1分析两种语言任务的脑 熟练蒙汉双语者及单汉语志愿者在汉语语义信息加工过程中,均激活语义信息加工的 经典脑区,包括左侧颞中回后部、左侧顶下小叶、左侧额下回三角部、双侧辅助运动区等区域。比较蒙汉双语者与汉语者 在加工汉语的语义信息过程的差异,发现蒙汉双语者主要在双侧枕叶、扣带回后部、左侧颞上回和颞中回后部的激活显 著比单汉语者的增加,而在双侧基底节、右侧舌回、左侧额下回眶部,表现比单汉语者的激活更弱。结论 蒙汉双语者加 工第二语言存在特殊性,功能磁共振成像研究能够为双语者的语言加工脑机制提供影像学依据。 【关键词】语义判断;蒙汉双语;单汉语;功能磁共振成像 中图分类号:R742;R445.2 文献标识码:A 文章编号:1006—9011(2013)10-1635-05 Difference brain mechanism study of the semantics processing in skilled mongolian-chinese bilingual people and single chinese people using functional MRI CHEN Xue—zhi ,WANG Xiao—yi。,ZHAO Cheng。,L儿,Ju—tao ,ZHOULian—jan ,YANG Qian ,LUJie ,LI Kun— cheng 1.Department of Radiology,Ning Cheng Hospital,Chi Feng City,Inner Mongolia 024200,P.R.China 2.Department of Radiology,Xuanwu Hospital,Capi:al Medical University,Beijing 100053,P.R.China [Abstract]Objective To explore the difference brain mechanism of the semantics processing in skilled mongolian—chinese bilingual people and single Chinese people with functional magnetic resonance imaging(fMRI).Methods In the current study,fifteen right—handed skilled mongolian-chinese bilingual healthy volunteers(8 males,7 females)were and fifteen single Chinese volunteers(8 males,7 females)performed to judge the visual Chinese words,which were semantically dan— gerous.fMRI data were acquired,then processed and 1ocalized functional areas of brain in AFNI.Results In skilled mon— golian-chinese bilingual people and single Chinese people,fMRI both demonstrated the activation of left posterior middle temporal gurus,left inferior parietal lobule,left inferior frontal triangular gyrus and bilateral supplementary area of the visual Chinese semantic tasks.Compared the skilled mongolian-chinese bilingual people with single Chinese people,more activation in the bilateral occipital lobe,posterior cingulated,left superior temporal gyrus and middle temporal gyrus, while less activation in the bilateral basal ganglia,the right lingua1 gyrus and left inferior frontal orbital gyrus were found in mongolian-chinese bilingual people.Conclusion This study revealed the brain functional particularity of the semantics processing second language in skilled mongolian~chinese bilingual people.These findings will play important roles for the brain mechanism study of language processing in bilinguals. [Key words]Semantic j udgment;Mongolian-Chinese bilingual;Single Chinese;Functional magnetic resonance imaging 近年来国家对少数民族语言研究日益重视,对 其语言的研究也逐渐广泛和深入。我国内蒙古大 部、东北以及的部分区域,分布着大量的蒙汉双 作者简介:陈学志,(1965),男,内蒙古赤峰人,毕业于内蒙古医 学院,主治医师,主要从事医学影像学诊断工作 通信作者:李坤成 教授,博士生导师,主任医师 E,nail: likuncheng1955@yahoo.corn.cn 语者,但目前有关蒙汉双语脑加工机制方面的研究 很少。左侧大脑半球被认为是语言的优势半球,然 而有一些研究提出右侧大脑半球在第二语言的作 用[1]。脑功能磁共振成像(functional magnetic res— onance imaging,fMRI)为第二语言的脑加工偏侧 化研究提供了有效的手段。本研究采用fMRI技术 l635 医学影像学杂志2013年第23卷第1O期 J Med Imaging Vo1.23 No.10 2013 观察蒙汉双语健康志愿者及单汉语者在汉语语义判 断任务的激活脑区差异,探讨蒙汉双语者在第二语 言语义加工的脑机制,并探讨其偏侧化加工机制。 1材料与方法 1.1 一般资料 15名蒙汉双语健康志愿者,男8名,女7名,年 龄18~20岁,平均(18.9±0.7)岁及15名单汉语被 试,男8名,女7名,年龄18~20岁,平均(18.8± 0.7)岁。参加本研究,其中蒙汉双语者的母语为蒙 语。两组被试均为右利手,视力正常或者矫正正常, 教育年限及汉语学习年限均为10年以上。体内无 金属植入物,既往无心、肺、肝、肾等重要脏器疾病 史,无精神病史,头颅MR平扫未见颅内病灶。所 有志愿者均在实验前签署知情同意书。 1.2试验任务 试验采用的刺激材料从舒华等(1989)修订的 Snodgrass资料库中,选出8O个与白描图相对应的 双字词,如老虎、草莓、绵羊等,将材料随机分成两 组,并对两组词的频率、名称一致性、概念一致性、熟 悉性、表象一致性、视觉复杂性进行了控制。fMRI 试验测试后用7点量表测查两组比试对这些蒙语词 (仅限蒙汉双语者)及汉语词的熟悉程度,结果均在 6以上。 研究采用组块设计,任务和控制条件等时交替 出现,共5个任务组块,6个控制组块。每个任务组 块内有8个项目,每个项目呈现时问2 000ms,间隔 1 000ms,基线为“十”字,扫描时间4min24s。采用 视觉语义判断任务,要求被试对呈现的蒙语词或汉 语词做危险(如狮子)或者不危险(如沙发)的语义判 断,在进行fMRI扫描时,要求被试者注视计算机屏 幕并保持头部不动,并实时记录反应时间(re— action time,RT)。试验模式(图1)。 1.3 扫描参数 采用Philips Achieva x-series 3.0T MR成像 系统,标准8通道头颅线圈进行图像采集。首先用 白旋回波(spin echo,SE)脉冲序列获得颅脑轴位 25层T wI,扫描参数:TR/TE 156ms/2.46ms,层 厚4ram,间隔1.2mm,FOV 240mm×240mm,矩阵 256×256。再用单次激发平面回波成像(echo pla nar imaging,EPI)序列行BOLD—fMRI,扫描层面与 T wI相同,扫描参数:TR/TE 2 000ms/30ms,翻转 角9O。,层厚4mm,问隔1.2mm,FOV 192mm× 192ram,矩阵64×64。最后用三维反转恢复快速扰 1 636 相梯度回波(3D T WI—TFE)序列行矢状位连续176 层覆盖全脑扫描,以进行三维重建及空间配准,扫描 参数为:TR/TE 7.6ms/3.7ms,翻转角8。,层厚 2mm,间隔1mm,FOV 256mm×256mm,矩阵256 ×256。整个扫描过程中要求受试者保持头部不动, 所有受试者均完成了实验要求,头动范围小于1/2 体素大小。 1.4数据处理 采用国际上通用的AFNI(Analysis of Func— tional NeuroImages)软件处理分析脑成像数据。预 处理中首先去掉功能像前4个时间点的数据,然后 进行时间平滑、头动校正和去线性漂移的处理,并对 图像进行各向同性高斯平滑(FWHM=6ram),然后 计算功能像的信号变化率,进行数据标准化,之后将 功能像与三维全脑结构像对齐和空间标准化,并在 该标准坐标体系内以2mm×2mm×2mm的体积单 元进行重新采样。通过组分析得到两组被试汉语语 义判断任务的脑激活结果,并比较两组被试问语义 判断任务的脑激活差异。为了进一步分析偏侧化程 度,根据结果选定左右颞中回作为感兴趣区(region of interest,ROI)。 2 结果 2.1行为学试验结果 实验程序软件记录所有被试者汉语语义判断的 RT,经统计分析,蒙汉双语者的汉语语义判断任务 的RT为(1751.6-+-358.1)ms,蒙汉双语者的蒙语 语义判断任务的RT为(1643.6±224.4)ms,单汉 语者的汉语语义判断任务的RT为(1637.6± 381.7)ms,三个数据间差异均不显著(蒙汉双语的 汉语任务VS蒙语任务:P一0.12;蒙汉双语的汉语 任务vs单汉语者任务:P一0.07)。 2.2 蒙汉双语者与单汉语者语义判断任务的fM— RI结果 熟练蒙汉双语健康志愿者与单汉语者,在进行 蒙语或者汉语语义判断任务时,均显著激活双侧枕 叶(BA17、18、19)、左侧颞中回(BA21)、双侧主运动 区(BA4)及运动前区(BA6)、双侧辅助运动区 (BA6)、左侧顶下小叶(BA40)、左侧顶上小叶 (BA7)、左侧额中回(BA6)及左侧额中额下回 (BA9/45/47)等脑区。具体激活脑区的Talairach 坐标,见表l。 2.3蒙汉双语者与单汉语者语义判断任务的fM— RI差异结果 医学影像学杂志2013年第23卷第1o期 J Med Imaging Vo1.23 No.10 2013 imaging histogram analysis in vascular cognitive impairment EJ].J Neurol Sci,2008,268:60—64. n di Qin,et a1.A primary study of dif— [143 Zhou Y,Qun—Xu,Lifusion tensor imaging—based histogram analysis in vascular ng Li,Zheng J,Wang J.An fMRI study of prefron— [22] Chuanmital cortical function in subcortical ischemic vascular cognitive impairment[J].American Journal of Alzheimer’s Disease& Other Dementias,2012,O0:卜6. cognitive impairment with no dementia[J].Clinical Neurolo gY and Neurosurgery,2011,113:92—97. ye Yi Chuanlu Jiang,Ying Han,et a1.Structural and fune— E23] Litional changes in subcortical vascular mild cognitive impair— ment:a combined voxel—based morphometry and resting—state is NK,Pauls J,Augath M,et a1. 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