現代語言功能區的組織模型

——-林曉寧、宋劍平

美國加州大學舊金山分校神經外科的Edward F。 Chang等透過比較經典與現代語言功能組織模型，結合神經外科手術時定位刺激語言功能區的經驗，幫助神經外科醫師更好地理解手術對語言功能的影響；文章發表在2015年2月的《Journal of Neurosurgery》雜誌。

——摘自文章章節

【Ref: Chang EF,et al. J Neurosurg. 2015 Feb;122(2):250-61. doi: 10.3171/2014.10.JNS132647. Epub 2014 Nov 28.】

研究背景

既往大腦語言功能區分為位於額下回的Broca區和顳上回的Wernicke區，分別負責言語運動和言語感覺，兩者之間由弓狀束（arcuate fasciculus）連線完成“聽”和“說”的功能（圖1）。其實，語言網路遠比通常理解的複雜。經典的語言組織模型的不足，首先是沒有考慮到語言內在的複雜性，包括語音、詞彙和語義處理之間的差異。其次，引起經典失語症的Broca區、Wernicke區和傳導束病變，並非只發生在上述解剖區域範圍內。美國加州大學舊金山分校（UCSF）神經外科的Edward F。 Chang等透過比較經典與現代語言功能組織模型，結合神經外科手術時定位刺激語言功能區的經驗，幫助神經外科醫師更好地理解手術對語言功能的影響；文章發表在2015年2月的《Journal of Neurosurgery》雜誌。

圖1. 大腦左半球經典語言組織模型。Broca區（金色）位於額葉下部，Wernicke區（綠色）位於顳上葉後部，透過弓狀束連線。言語概念（陰影部分）圍繞每個規範的語言區域。箭頭代表Broca區或Wernicke區與廣泛分佈的言語概念間彌散的皮質-皮質連線。

研究結果

隨著神經影像學和刺激定位的進展，語言功能神經解剖學得到更詳細的描述。現代的語言組織模型是基於網路的語言處理模型，包括在皮質和皮質下區分佈的並行和互連的雙流體系。語言雙流體系分別是介導語音處理的“背側流”和語義處理的“腹側流”，起源於聽覺加工處理部位；其中語音處理沿著背側路徑從顳葉後上回到額下回；語義資訊處理則在腹側路徑中，從顳極延伸到顳枕葉皮質底部，並向前方連線。

圖2. 現代語言組織模型的雙流體系。藍色陰影代表顳上回（STG）和顳上溝（STS）中語言的初始皮質加工處理區，分別進行頻譜時間和語音分析。腹側流（深藍色）經顳葉前中部（紫色），參與言語識別和詞彙概念的表示。背側流（橙色）是透過將語音資訊對映到發音運動表達進行感覺運動整合。運動前皮質（紅色）、額下回（金色）和頂顳交界區（綠色）均參與背側流的加工處理。

現代語言組織模型的發展離不開神經外科術中皮質言語區定位。喚醒開顱手術聯合語言區定位，通常採用50-60Hz的皮質電刺激（雙極或單極）測試言語功能，包括計數、命名、偶有閱讀和書寫任務。電刺激中，言語干擾形式有言語中斷（構音障礙）、猶豫、不清、失真、重複和混亂，如計數時從6跳到20，又回到9。圖片命名受影響，包括命名不能、但保留說話能力和重複之前說過的詞。通常這些言語障礙主要出現在左側優勢半球的外側裂區受損。其中言語中斷最常見於島蓋部或中央前回，以及整個額葉島蓋和顳頂區，甚至在右側非優勢半球的島蓋部損傷時也可發生。命名區域，雖然大部分在外側裂區，但仍有某些重要的差別。首先，每個人的重要語言功能區位置變化很大，術前幾乎無法預測；其次，重要語言功能區的皮質位置通常受限於1cm2的空間區域內，而且與刺激無明顯反應的區域相鄰，與功能磁共振（fMRI）的影像表現不一致；最後，命名中斷也見於顳頂區，與傳統的額葉言語產生和顳葉言語接收的二分法不一致。此外，fMRI成像取得巨大進展，但仍無法定位透過皮質刺激確認的特定語言功能區。因此，術前fMRI成像可以作為輔助手段，但不能替代術中刺激定位。

皮質下刺激定位已是識別功能白質纖維束的一種重要方法。弓狀束和上縱束（superior longitudinal fasciculus，SLF）是語言加工處理背側流的主要白質纖維束。SLF包括4條亞束：SLF Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ連線額頂葉皮質，SLF-tp連線顳頂葉；其中SLF Ⅰ不參與語言處理。SLF Ⅱ連線前運動背側皮質和額前皮質至角回；SLF Ⅲ連線額前區至緣上回，刺激SLF Ⅱ和Ⅲ可導致構音障礙和發音障礙。SLF-tp向後走行，從下頂葉至後顳葉；刺激SLF Ⅲ和SLF-tp導致重複錯誤。弓狀束連線額葉島蓋皮質和後顳部皮質，皮質下刺激定位證實其在術中可準確可靠地識別，並且刺激該束導致語音錯誤和句法錯誤。參與語義和句法處理的腹側流纖維束包括有下額枕束（IFOF）、鉤束和胼胝體下束（圖3）。

圖3. 語言處理模型的皮質下纖維束，各用顏色標出。不同的纖維束在定位刺激和病變時可引起特徵性言語障礙。

結論

作者透過上述研究認為，神經外科醫師在語言功能區手術時應考慮以下三點：首先，fMRI成像不能區分大腦的重要區和代償區，無法明確功能定位；彌散張量成像（DTI）可在術前確定皮質下解剖結構，但不提供任何功能細節，因此不應單獨使用。其次，在外側裂區或鄰近與語言處理區相關的皮質下手術時，外科醫生應全程採用皮質和皮質下刺激定位，獲取功能資訊，確定病變切除的邊界。目前，功能定位是金標準，可顯著減少術後神經功能缺失，提高全切率。最後作者指出，因大腦擁有功能重分佈的先天能力，即使採用以前的解剖學方法，依然可以安全地切除病變。而全面瞭解皮質和皮質下語言功能區的現代解剖知識，以及相關神經可塑性機制，將為神經外科醫師提供強有力的手段，提高患者生活質量。

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