第三节 发病及康复恢复机制
一、发病机制
(一)概述 1. 回顾研究历史
早在19世纪上半世纪,医学界已经开始对失语机制的研究。1825年Bouillaud发现人类说话功能与脑的额叶相关,其部位损害导致表达能力损害。1861年,法国神经病学家Broca发现,尸解脑部左侧大脑半球第二、三额回损害的患者语言表达功能受损,而右侧大脑相应区域受损却不出现类似症状。1865年Broca发表了著名的论文《我们用大脑左半球说话》,首先科学论证了语言与脑结构的关系,提出左侧优势半球额下回后部为语言优势区,并将该区称为Broca区。1868年Jackson描述了语言表达分为流畅性和非流畅性。1874年,德国学者Wernicke首先描述了左侧大脑皮层颞上回后部受损,表现为听理解障碍,为感觉性失语,该部位称为Wernicke区。Broca和Wernicke两位学者的发现奠定了语言表达和语言理解的解剖学基础,对失语的神经功能定位具有划时代的意义,同时也确立了左侧大脑半球为语言优势半球的理论。
对于优势半球的观点一直存在争议,有研究证明右侧大脑半球也参与到语言功能的活动,提出了左右利手间存在与语言半球优势的交叉关系。
此外,1869年Bastian描述词聋和词哑,控制词汇表达的脑机制有词的视中枢和听中枢,同时手和舌有动作中枢。语言障碍者同时可伴有记忆障碍。1881年Exner进行个案报道,发现左半球额中回后部病变可导致写字和绘画能力受损,证实了该区为“书写中枢”。1879年Broadbent发现左顶下叶角回受损患者表现为失语症,还有左半球下半部损伤导致计算不能、左右辨别不能。这些定位中枢的相继发现,使人们开始认识并提出优势半球的概念。这种将最复杂的语言产生的脑机制定位于脑的特定部位之中的,被视为“狭隘定位论”。不同大脑局部损伤可引起语言不同方面的功能障碍;不同失语类型与一定的大脑病灶相关。1973年Luria认为:语言产生脑机制的过程是由许多因素制约的功能系统来实现的,因此这个过程不可能只局限在大脑皮质的有限部位,而是分布于整个皮质(以及皮质下结构);但是,皮质和皮质下结构的每个部位,在组成各个复杂的功能系统中,各有特殊作用。高素荣也同意Luria的观点。
2. 言语的神经生理基础 (1)发声言语器官的结构与功能受大脑的控制和调节:
言语产生需要多个系统和结构连续活动相互配合。首先,言语起始于大脑皮层,说话的思维会起一系列的神经冲动,而且冲动会迅速传递到呼吸肌、喉和其他构音器官,它们或是呼吸或是进食的器官。这些神经冲动可能会同时传递给一般的肌肉和一些特殊功能的肌肉,此种模式会在言语产生的瞬时产生相互影响,例如,在声带发声的同时,发音器官产生有具体意思的语音。其次,在发声和构音时对气流产生的阻力也会对呼吸系统产生影响。存在于相关关节、肌腱、肌肉的特殊感受器会将言语活动的信息不断传回到大脑,在这些信息中,一些是有意识的,另一些是无意识的。因此,如果没有反馈、听觉、知觉的协同作用,语言活动便无法完成。言语产生的模式可以参考图1-3-1。
图1-3-1 言语产生的模式(引自李胜利《言语治疗学》2010)
(2)动作分成三类:
反射性、韵律性与随意性动作。我国台湾地区听力与语言治疗专家郑静宜所著的 Motor Speech Disorders中描述:一般而言,运动神经的动作概括地分成三类:反射性、韵律性与随意性动作。运动性言语障碍是由于运动神经系统异常所致,我们有必要对运动神经系统的基本过程有一个认识,尤其是需加强对于神经系统的解剖学和生理运作与功能方面的了解,才能在个案的评估与介入时了解个案言语动作受到的影响与限制,并且想办法帮助个案克服这些不良的影响与限制。
反射动作是个体与生俱来的,不需要学习,只要外界出现适合且足够的刺激,身体就会出现特定形式的动作反应。这些反射动作的形式是一种一成不变的原始反射,有着固定的形式,且通常不受意识控制,例如婴儿脸颊受到触碰的体感刺激,即会出现往刺激方向的转头反应,此动作即为觅食反射。
韵律性动作是一组重复性的动作组型,一旦动作被启动就会自动化地持续执行,可不断地重复执行规律化的动作,并可由意志控制动作的启动和停止,如咀嚼、行走、跑步或唱歌等这些皆属于韵律性动作。动作从启动至停止间有固定的形式,较难以改变。韵律性动作的自动化程度很高,不像反射动作,韵律性动作不是与生俱来的。韵律性动作需要经由学习才能获得,但通常学习时间不会很长,绝大多数个体往往在一段时间内很快即可学会,如几天或几个月。
随意性动作或意向性动作则是动作的每一部分皆可由个体随意加以控制。个体需要学习而习得,学习的时间则依赖各种动作的复杂程度而定,简单的动作甚至可能不需练习即可做到(如日常生活的很多动作),复杂的高技巧性动作就需要较长的时间才能习得(如舞蹈、绘画、体操、投篮)。随意性动作的自动化程度相对较低,但视熟练程度而异,也有某些程度的自动化。动作过程中,起始、进行和结束大多可受个体意志的控制。事实上,我们日常生活中多数动作依据熟练或自动化程度的多寡,或多或少都掺杂着韵律性动作和随意性动作的成分,例如书写、弹琴或打字的动作。
说话的动作是以上所谈到的三种动作中的哪一种呢?说话的动作需要经由不断地模仿、练习、回馈与修正而习得,而且通常我们说话的动作多数是可以受意志所控制的,可见说话动作中多数成分是属于随意性动作。然而有时候我们似乎也会发现说话动作有一些不可控制的部分,一旦启动一个音,一句话或一个词就会冲口而出,似乎自己都管束不了。例如在我们说出:“自行”的瞬间,“车”这个音似乎就已经在嘴边等着说出来了,可见说话动作也有自动性的动作成分。又如一些简单的口腔轮替运动、背诵行为(如数数、背诗歌)、熟练的咒骂行为或唱歌,这些行为一旦启动就会自动执行,说到一半时似乎较难停下来。可见说话动作是属于一种半自主性行为,有随意性动作成分,也有自动性动作成分,而这些动作皆由神经系统运动系统来完成。
(3)运动的神经控制:
随意性动作所涉及的神经机制包括位于大脑皮质的上运动神经元、脊髓或脑干中的下部运动神经元、基底神经核与小脑系统,还有辅助运动区。身体动作的产生是由这些神经机制相互协调合作运动的结果,其中一些机制之间则有分层阶梯的关系,有一些机制则起到调节作用。辅助运动区位于大脑左右半球中主要运动区之前,属于运动前区,Brodmann区的第六区。辅助运动区涉及随意性动作的计划、组织和整合信息,负责动作过程的启动阶段。大脑中支配肢体运动的上部运动神经元位于皮质的主要运动区,属于Brodmann区的第四区,此区为初级运动皮层,大脑运动皮质的上部运动神经元发出的运动指令,可直接支配脊髓或脑干中的下部运动神经元。下部运动神经元支配肌肉,使其收缩或放松因而产生肢体的动作。基底神经核与小脑等控制回路则是负责动作的调节运作功能,属于辅助性的协调作用。
肢体运动的产生是由于肌肉收缩所造成的,一个动作的产生是由身体各部分的肌肉协调性或轮替性的收缩或放松完成。这些有关肌肉收缩或放松的动作指令由大脑的运动皮质发出后,经由脊髓(或脑神经)往下或周边传输,最后传至目标肌肉群,肌肉纤维收缩或放松,可产生动作。如此有关动作神经传导的传输径路称为最终共同径路,亦为运动命令最后送达终点站(肌肉)的路径,主要由上部运动神经元和下部运动神经元一起共同完成。
一个动作的内在发生过程是十分复杂的,前额叶皮质整合其他脑叶(如顶叶、颞叶、枕叶)的信息,依据内、外的线索行程动作决策,并发展动作的计划程序。有研究发现在骨骼肌(如二头肌)开始动作之前的90ms,可在后顶叶的一些神经细胞中记录到一些相关的动作电位(Holmes,1993),推论后顶叶皮质可能与随意性运动的启动有关,也可能和一些感觉性信息的整合有关。造成骨骼肌收缩的动作电位与大脑运动皮质区的电位活动存在着一种共时性关系,这种共时性关系的存在,显示运动皮质是动作指令的发出者,肌肉细胞如同其所支配的下属。基底神经核与小脑在动作控制中所起的作用和大脑运动皮质则是不同的。事实上,运动时,骨骼肌的电位与位于基底神经核与小脑的神经电位在时间上并无一致性的关系(Holmes,1993)。基底神经核除了接收运动皮质的信号外,也接收许多来自于后顶叶皮质的信号,并且也投射出信号至辅助运动区。在基底神经核内有些神经元在一个自主动作开始之前即出现电位活动,可推论基底神经核的运作功能是在动作执行前参与调控工作。
小脑内神经元的电位活动在一个动作之始通常并不明显,而通常是在一个动作执行的终末时刻才出现明显的电位活动,这显示小脑在动作控制方面具有校正的功能。小脑将动作后的结果做一评估,将预期与实际的状况做比较,计算要达到动作目标当下还需要做的动作信息,如动作的方向、时间和幅度等信息,可即时反馈给大脑皮质,以修正动作。小脑本身接收许多本体感觉的信号,整合各方面的信息给动作最高指挥中心——脑皮质做参考。由以上内容可知,一个动作的产生需要这些相关的神经结构在空间和时间上一起运作才能顺利完成。
言语说话动作主要为一种高技巧性的随意运动,是一种精细动作,需符合一定的动作精确性和速度的要求,要完成这样的动作需要神经系统中许多结构共同整合性地运作,互相协调合作。这些相关结构主要包括脑皮质、脊髓、基底神经核、脑神经、脊神经、小脑和肌肉等,在这几个重要机制中的神经信号相互连接协调运作,共同完成言语相关机制的运动,才能产生出正确的语音,包括控制呼吸、发声、构音和共鸣调整等器官或结构的动作。
(二)各类失语症的发病机制
关于各类失语症的发病机制,美国失语症专家本森(Benson),以及我国高素荣等已有描述,这里主要根据大脑解剖功能定位与失语的临床表现之间的关系,参考他们的观点进行阐述。
1. 外侧裂周围失语 (1)Broca失语(Broca aphasia,BA):
Broca失语患者大多伴有右侧偏瘫或不全偏瘫,常合并左侧意向运动性失用,感觉障碍极少见。引起持续的Broca失语的病灶部位在语言优势额下回后部44区,包括Broca区,后延至中央回下部,深至侧室周白质,Broca失语时病变范围一般比Broca区大,前运动区皮质(6区)损伤以及内侧的辅助运动区(SMA)除了影响语音的流畅性,还会使语音变得犹豫和单调,内侧损伤严重可导致长时间持续言语障碍。额叶前部(9、10和46区)可以出现轻微动力性失语,主要损伤了语音组织行为的部位,一般内部语音先于构音动作,整合功能及构音动作顺序障碍。单纯Broca区病变,或包括皮质下或仅其皮质下的小病灶,不产生失语,至少不产生持续性失语,仅产生短暂的言语障碍。Broca失语的预后与病灶大小有关,大多预后良好。如果不能完全恢复,遗留症状常限于口语;即使不可完全康复,借助手语或其他辅助手段一般不影响日常交流。
(2)Wernicke失语(Wernicke aphasia,WA):
Wernicke失语是第二种被公认的失语症,曾称为感觉性失语、接受性失语,临床以流畅性口语和严重听理解障碍为特点。神经系统常无局灶体征,可有右半身感觉障碍。右上象限同位性盲可能是唯一的体征,但常容易被忽视。左颞叶损伤产生明显的语词记忆障碍,保留语音的信息能力下降,对有组织、有连续的词的回忆也减少,对声音的编码回忆不利。存在音素辨别的缺陷,但音素的辨别水平与理解损伤的水平并不相关。因初级听皮质尚好,在Wernicke失语的理解缺陷中,音素的缺陷只占一小部分作用,颞上回后部是听语音印象中枢,此区损伤,能听到声音,但听到的语音为无意义的声音,患者由于丢失了以前储存的词语声音信号,故不能将听到的词语与以前记忆词汇的意义相关联,因此无法理解别人说话。故Wernicke失语的患者词意理解严重障碍。
由于缺乏神经系体征,初起病时患者可因病感失认(anosognosia)而表现为行为障碍、焦虑不安,甚至呈偏执状态,容易误诊。当引起Wernicke失语的病灶部位在语言优势半球颞上回后部,即Wernicke区,预后较差。但如病灶较小,或病因是脑出血者有所改善;病灶大且因脑梗死引起者,难以恢复;通过结合语境、看交谈者手势和表情,也可完成基本的日常生活交流。
(3)传导性失语(conduction aphasia,CA):
传导性失语在临床上所有失语症中约占10%。这是一组中等失语症病例。主要临床特点是口语为流畅性,听理解相对保留,而复述能力不成比例地下降。
神经系统检查常为阴性,也可有视野缺损和偏身感觉障碍,可有意向运动性失用。对于传导性失语病灶目前还有争议,一般认为病变主要在联系Wernicke区和Broca区之间的弓状束,使Wernicke区的言语信息不能很好地传导到Broca区从而导致严重的复述障碍,但也有些学者对此提出疑问。前者强调听和表达中枢分离但有联系,后者强调感知和发生两方面是单一中枢,认为听和说是单一现象,由中心语言带调节。解剖学方面另一个争议由Liepman和Pappenheim首先报道,尸检证明传导性失语的单发病灶累及左颞横回,向后延伸至颞平面、颞顶皮质和皮质下包括:缘上回、角回、颞上回,甚至波及Wernicke区听语言中枢,而额叶和岛叶完整。上诉两种理论均认为听语言中枢保持完整,所以传导性失语听理解障碍不严重。
传导性失语病灶并非局限在一个特定的部位,往往是由于优势半球的外侧裂上下部位散在性损伤造成。
2. 经皮质性失语 (1)经皮质运动性失语(transcortical motor aphasia):
患者的主要特点是复述近于正常而自发谈话严重受损。神经系统检查常有右侧偏瘫;非偏瘫侧存在失用。可能因病灶常累及额中回后部或额上回,该区与执行书写有关。病灶主要位于Broca区前和/或上,即额叶分水岭区。头颅影像提示少数病变可以位于优势半球额顶叶深部白质,预后较好,可恢复正常或近于正常。但如病灶较大,遗留症状仍以言语扩展困难为主。左大脑前动脉分布区梗死可致失语,失语模式与经皮质运动性失语相似。但伴有前额叶病变的症状,如淡漠、反应迟钝、失用、结构障碍等。有些学者将其分出,称动力性失语。Luria认为是编码程序活动的总组合能力损伤,导致自发性言语障碍。
(2)经皮质感觉性失语(transcortical sensory aphasia):
患者的临床特点是流畅性口语、听理解障碍重而复述相对好。神经系统检查常为阴性,也可能有右侧偏身感觉障碍及偏盲。初起病时常有病觉缺失导致行为障碍。病变累及左颞、顶或颞顶叶分水岭区,左外侧裂后端角回区。复述功能保留是由于损害了语言区周围的结构,造成了感觉语言区和概念区联系中断。头颅影像提示累及优势半球后部、顶、颞或颞顶分水岭区。复述保留的机制与经皮质运动性失语相同,也有人认为复述保留可能与右半球功能有关。已损害的功能恢复较差,但也可恢复到正常交谈,但对复杂语句仍存在理解障碍。
(3)经皮质混合性失语(mixed transcortical aphasia):
这种失语又称语言区孤立。主要临床特点:除复述保留外其他均受损。口语倾向非流畅性,但严重者口语仅限于强迫模仿及完成现象。神经系统检查常有右侧偏瘫,偏身感觉障碍及偏盲。病变为优势大脑半球分水岭区大片病灶,累及额、顶颞区,如只累及额顶叶分水岭区预后较好。认为大片分水岭区病灶导致传统语言区被孤立。完成现象较突出的是自动反应,在完成复述、系列言语等语言测试时表现出来,如自动完成句子,给出一句唐诗“床前明月光”,可以背出后面几句,还可以完成数数等。而且,但也有报道不伴语言区孤立的经皮质性混合性失语。实例的头颅影像提示左额顶叶呈楔形的脑梗死灶出现该型失语。预后好的可恢复到日常交谈。
3. 完全性失语(global aphasia)
完全性失语是最严重的一型失语,曾称为表达和接受性失语、混合性失语。常伴有严重的神经系统体征,包括三偏征。病变为左大脑中动脉分布区大片病灶,头颅影像提示病变范围广,累及优势侧的额颞顶叶,外侧裂周语言区几乎全部受累,患者所有语言功能均严重受损。Michael Collins(1991)提出更为恰当的定义:完全性失语是一种严重的获得性的全部语言传导功能的损害,而不只是单一功能的损害,并且非语言的视觉理解功能也受到严重的损害。它往往是由于广泛性左半球语言功能区受损害,但也可以是局限性的皮质下病灶所致。范围越小、距离主要功能区越远的病灶,就越能在早期有较大的恢复潜力。预后相对差,部分病例语言各方面改善不明显,大多数病例的听理解及文字理解有部分恢复,口语常仍限于刻板言语,少数病例可恢复似Broca失语。
4. 命名性失语(anomic aphasia)
临床特点是谈话为流畅性,缺实质词,空话,但罕见错语和奇特语言。其他轻度障碍,突出的是命名障碍,可接受选词提示。
神经系统检查可为阴性。病变大多在左颞中回后部或颞枕叶结合区,预后较好。Benson在早期失语症分类中,将命名性失语归为无定位性失语。命名在语言活动中需要脑多个部位参与:左半球颞叶枕部与视觉对象命名相关,左颞叶语言听觉区与声音结构保持完成的命名相关,左顶枕部与附带联系的词的选择相关,词的再现依靠颞叶的结构完整性。大脑不同部位的病变表现为不同的命名不能特征,命名是由优势半球皮质区复合体的协同活动来完成的。
5. 皮质下失语(subcortical aphasia)
传统上所谓典型失语综合征只提示皮质病变,即失语症是因大脑皮质语言区病变引起的。皮质下结构在语言活动中是否起作用一直有争论。大多数认为,皮质下病变不产生语言障碍。实际上,早在1906年Marie就提出“语言不能区”概念,该区包括内囊-纹状体,之后命名为Marie四方区(Marie quadrilateral space)。同期Dejerine也描述了背侧丘脑病变产生语言障碍。
20世纪50年代以后,随着临床诊断和治疗技术的发展,以及神经影像技术的应用,发现单独皮质下病变可以产生失语症,并将皮质下失语作为一个独立的失语类型。
Benson(1979)在其《失语症、失读症和失写症》一书中,描述了皮质下失语中三个类型,即背侧丘脑性失语、纹状体失语和Marie四方区失语,还描述了白质病变时的语言障碍。但对于皮质下结构病变引起的失语症是皮质下结构本身受损引起的,还是深部病变引起的“远隔效应”,仍有争论。Olsen(1985)对失语症患者同时做CT和SPECT检查,发现皮质下病变有失语者大多伴有皮质区区域脑血流量(rCBF)减少;如不伴rCBF减少,则不伴失语;认为皮质下病变产生失语的原因与皮质区血流减少有关。
高素荣等(1995)研究了34例首发脑血管病且为单发病灶的患者中有21例有失语症,其中15例患者的SPECT示左皮质区低灌注;且不同失语类型与rCBF低灌注区部位有关。如诊断为完全性失语者,SPECT示左半球有广泛的皮质血流低灌注;诊断为经皮质运动性失语者,rCBF低灌注区在左额顶叶区;诊断为经皮质感觉性失语者,rCBF低灌注区在左颞顶叶区。
正如Laria指出的,“语言是一种复杂的高级神经心理活动,需要全脑参与,其中包括皮质下结构。但不同部位(包括皮质下结构)在语言活动中起不同的作用”。有资料表明,皮质下结构参与语言活动。另外,皮质下大量联系纤维,包括与语言区联系纤维的病变,必然会产生语言障碍。①背侧丘脑病变时语言障碍,说话声低、音量小,找词困难致语量减少,原因是从词库提取所需词时启动困难,是一种回忆障碍。②基底核病变时语言障碍:基底核(纹状体)包括尾状核、苍白球、壳核,内囊与之毗邻,病变使这些核团同时受累,基底核病灶实际主要在基底核——内囊区。小病灶不可以产生言语和语言障碍。如病灶较大,则临床症状包括言语障碍和语言障碍。言语障碍主要是发音障碍和音韵障碍。患者谈话含糊不清,发音不准,但不偏离原来的音位,也不影响对其语响对其语义的理解。③皮层下白质通路引起语言障碍如:脑室旁白质病变:可产生自发性语量减少,找词困难和词义替代;皮质下白质病变:皮质下白质通路病变可产生语言方面单一方面障碍如纯失读。
6. 纯词哑和纯词聋 (1)纯词哑(pure word dumbness):
有不同的名称:纯运动性失语、皮质性言语讷吃、皮质下运动性失语。
关于病变部位,认为在左大脑半球中央前回下部、额下回后部的皮质和皮质下。所有脑神经中,除了面神经下半部和舌下神经主要受对侧支配,脑桥延髓运动神经是由双侧皮质支配的,但对言语发音则左侧半球下部运动皮质特别重要,推测此区是来自语言优势半球对言语运动控制的最后通路。因此,曾认为纯词哑是运动性失语、经皮质运动性失语或皮质下病变失语的恢复期,但大多数学者倾向于纯词哑是一种独特的失语综合征,主要是构音障碍。不能把纯词哑简单地看作非流畅性失语的一个类型。
(2)纯词聋(pure word deafness):
纯词聋是一种单一语言方面的选择性听理解障碍,关于这一种孤立形式的语言障碍的病变部位并不统一,发生机制解释也不统一。对词语声和非词语声如:自然声音辨别有分离。纯词聋的病变部位:①可能损伤左颞叶后部皮质下;②颞上回中部、Wernicke区前缘皮质及皮质下。双侧颞叶皮质或皮质下,Wernicke区与听输入纤维的中断或Wernicke区被孤立有关。患者的听测试基本正常,究竟是语言感知的音位障碍还是听觉加工障碍引起的还不确定。前者优势颞叶病变是一种特殊的失语症类型;后一种双侧颞叶损伤,对于快速听觉刺激受损严重。1997年高素荣和刘献增分别报道过2例属于这两种分型的纯词聋。后来也有学者提出纯词聋是这两种机制共同作用的结果。
7. 右侧大脑半球与失语
左侧优势半球在语言功能方面的主导地位已经得到公认,但有一些证据表明右侧半球不是“哑巴”。如发现左侧大脑半球切除术和一些左侧大脑皮层切除术的患者有自发性唱歌及自发语言的例子。另外,这些患者还存在这样的情况:当癫痫活动时能够产生自发语言;又或者有失语症,也能够产生自发语言,从这些案例看来,右侧大脑半球也参与语言功能的活动。
对以上左侧大脑半球切除和左侧大脑皮层切除的患者的研究,以及右侧大脑半球病变引起双语失语的报道,似乎意味着右半球可能具有开发语言能力。来源于一系列的临床调查过程表明,双侧大脑维持双边关系时,右侧半球可能通过调节写作表达和语言的某些方面发挥着作用。例如:在杰克逊(Jackson)提供的对癫痫、失语症、脑半侧切除及左利手的一系列研究得到印证,还有其他研究团队也支持杰克逊的论点,他们认为右半球可能同样涉及语言功能,这些语言功能产生更能说明右侧大脑更广范围地参与支持左半球的语言功能。也许只有这种预先潜在的双侧大脑半球的语言功能,才能产生这种独特的神经生理学干扰现象。
影像学方面的研究提示,根据头颅CT扫描数据整合的照片,提示右半球有特殊处理许多非语言方面的语言交流功能。然而,当前的研究不太明确关于右脑参与的确切描述,是否有更高级的右半球的模式形成对语言的韵律和情感方面的基础也尚不清楚。大量研究表明,右脑功能可能与一些语言以外的功能相关,以视觉空间、音乐和情感处理为主。但由于许多临床来源的结果缺乏可控制性对照因素,所以难以达成一致观点。
(三)研究展望 1. 阅读模式的研究进展
脑神经科学发展日新月异,而人类也不断努力,探索、研究新的方法去不断深入认识大脑的奥秘。以下内容是在众多脑功能研究进展中,关注到的近期关于大脑阅读机制的研究进展。这是关于前后一百年,法国两位科学家戴杰林(Josephjules Dejerine)和史坦尼斯勒斯·狄汉(Stanislas Dehaene)对单纯失读症的研究,以及他们对大脑阅读模式机制探索的变化,旧的是简单工厂生产链式阅读模式,现代是平衡复杂皮质网络阅读模式。
(1)临床上有这样的患者,可能会写,甚至可以拼出最深奥难解的字来,却没有办法读它,他是个骗子还是疑病症?戴杰林认为都不是,因为他发现有好几个像这样语言盲病态的患者。现代的神经学已经确认了戴杰林所有的观察。如今已有几百个像这样的个案了;只是描述它的术语改变了,现在称这种患者为没有失写症的失读症(alexia without agraphia),就是不能读,但是可以写,又称之为单纯的失读症(pure alexia),属后部失读症。
用“单纯”来描述是基于以下原因,戴杰林在他的报告中描述了具体的表现,后来也都被别的医生在其他患者身上观察到:口语、书写、物体、面孔、图画,甚至数字都无恙;触觉与字母形状的运动知识都无明显异常。只是不能读。
之后也有许多单纯失读症的病例出现,但是现代的分析将这些患者分成两个亚型,一类是连一个字母都不能念,他们甚至不能把大写和小写字母进行配对,因为他们无法知道A和a是同一个字母的不同形态;另外一类是可以认得字母。这一点点的差别在日常生活上会造成很大的不同,因为后一类患者可以慢慢地将单词里的字母辨识出来,然后他就能知道这个单词的意义,所以他们只是很慢、很慢地读着而已,他们需要5~10s去读一个单词,而且字母越长,读的越慢,阅读时间和单词的长短成正比。这点与正常人非常不同,前面说过,正常人读单词轻松自如,而且在六七个字母之内,读单词的时间与单词的长短无关。这种情形叫做“逐字母阅读”,它很明显地展示出缺陷所在,单纯失读症的患者是无法同时处理一个单词的所有字母的。
(2)戴杰林首先研究的个案显示人类大脑有一个特定脑区专门来处理字母串转换成大脑的语言,他知道只有通过解剖才能真正找出病变部位所在。1892年,在法国的生物学会,他报告了他的发现。死后的解剖发现,患者的右半球是完好无损的,脑损伤在左半球的后区,包括左视觉皮质枕叶及左枕极,从楔状叶的基部一直到舌状回和梭状回在皮质上很清楚地看到很大一块黄色神经萎缩沉积物,这就是4年前该患者不能阅读的最主要原因。
为了要完整地解释为什么视觉某些区域受损就会选择性地改变阅读能力,戴杰林指出神经回路终端的概念,在报告中他强调,该患者的脑损伤有一部分在白质——大脑中连接不同部位的纤维束;此外,损伤部位在枕极,这个地方正好是视觉早期处理的地方;最后,左枕叶也有损伤,它与胼胝体的连接有一部分被破坏了,这使该患者不能接受到右视野进来的信息。
从这些大脑受损位置,戴杰林认为该患者的脑卒中使信息进到“字母视觉中心”的路断掉了。根据解剖位置与他的观察,他认为阅读中心应该在角回,这是顶叶最下面的地方。该患者的“字母视觉中心”应该没有被破坏,所以他可以在手掌中画字母的形状时,认出字母的名字,但是视觉输入不能进来后,这个地方被中断了,不能把它的字母知识送出来。所以患者并没有瞎,他可以看见字母的形状,而且像处理别的物体一样处理字母,但他就是无法知道它们是字母或是字,变成“语言盲”了。
(3)在戴杰林的观察一百年后,神经学家科恩(Laurent Cohen)和法国著名认知神经科学家史坦尼斯勒斯·狄汉,以及好几位研究员以首例患者的病历来诊视新的患者。戴杰林所描述的脑损伤位置其实是十分普遍的,大部分单纯失读症的患者是左边的枕颞-颞叶处受伤,与首例患者的脑区一样(这个区域很容易受伤,主要是一旦左大脑后动脉受阻,这块脑区就没有血液来供氧),在最近三个患者身上所看到受损的位置也皆为左脑下后方。
现在磁共振的功能远超过戴杰林当时的工具,不但不必等患者死后作切片才能知道脑损伤的位置,还能将不同患者脑损伤的位置输入电脑,找出他们损伤位置的共同点,因此,可以找出大脑什么部位是专司阅读的哪一种功能,将它们和其他的视觉功能分开,例如失去视觉颜色的功能。这个逻辑是很清楚的。第一,找出许多失读症患者在三维空间上的病变位置;第二,将他们大脑的平均图形减去另一组没有失读症的大脑平均图,剩下的便是引起阅读障碍的大脑位置了。
(4)单纯失读症最主要的病变区域在枕极前面几厘米处。枕极在左脑的底部,它有好几个名字,在解剖学上被称为“左边枕叶-颞叶区”(left occipito-temporal area),因为它在枕叶和颞叶交会的地方,在侧枕-颞沟(lateral occipito-temporal sulcus)上,科恩和狄汉认为称它作“视觉字形处理区”(visual word form area)比较贴切——这个名词现在在科学的文献上已经变成标准名词了,它强调字母和单词形状在视觉分析上的重要性。不过这两个名字都很难读准。因此,为了简便起见,狄汉把它叫做“大脑的字母盒”,这个名词一目了然,让读者知道这个脑区的功能。它是专门负责处理送进来的字母,这个脑区能快速地指认字母串并把它送到高层处理中心去找出它的读音和意义,有着关键性的关系。
狄汉等提出他们自己的观点:与戴杰林不同之处在于,他们现在认为辨识字母并不是在角回这个大脑后上方的脑区,而是在下方这个字母盒的脑区。戴杰林的错误是由于首例患者的脑损伤位置非常奇特,他的字母盒位置并没有完全被破坏,而是跟关联脑区的联系被切断了,这一点是首例患者与其他纯粹失读症患者的不同之处。戴杰林错误识别了中断的位置:中断准确的脑区在视觉系统的腹部,而不是背侧、靠近角回的地方。
现在知道有三个地方遭到破坏就会影响视觉字形处理区的正常功能:最简单的就是直接破坏这块区域,但是也可以破坏上游,使信息进不来,如首例患者的个案,或是破坏下游,使信息无法送出去到大脑的其他部位。无论是哪一种,它的结果是相同的,患者就无法辨识文字了。
狄汉认为:戴杰林还犯一个比较基础的错误,他大大低估了大脑处理阅读的复杂性。戴杰林以及后来的科学家,如哈佛大学的盖喜文(Norman Geschwind),都把阅读想像成一个简单的连接历程,他们认为文字是以视觉形态的方式进入枕极,然后送到角回去与这个字的视觉影像接触,接着把它送到Wernicke区,这个地方是单词的声音所在地,再送到Broca区,在这里,发这个音的嘴巴动作被提取出来;最后进入运动皮质区,这里是控制肌肉的。这是一个简单的序列性流程,很像工厂的生产线;用19世纪的机械比喻来比较大脑的功能:如何产生电流、输送电流,或是火车蒸汽的输送。当然,最早的大脑功能和笛卡尔所画的水力机械图就是描述反射反应。这个反射弧有好几个世纪之久,一直是用来比喻脑功能活动的方式。
今天,大脑被看成许多功能同步在进行的器官,脑的网络形式已取代了早期序列性功能的模式。现在了解视觉是一个非常复杂而且不能被简化成皮质影像的连接环节,从编写电脑程序来做视觉形状辨识的过程中就知道这是一个很复杂的历程,需要好几个非常精致的操作才能辨认出一个字来。而视觉分析只是阅读的第一个步骤而已,后面还有很多不同的表征,如字根、字义、字音,以及如何启动肌肉去发这个音等,都得介入,才能完成一个字的辨识。每一个操作都需要同时活化好几个不同的大脑区域,而这些连接都不是以直线连锁的方式组织的。这些大脑区域是在同步作用,它们的信息不停地互相交错,这些连接是双向的,当A区连接到B区时,B区也同时有路把它的信息投射到A区。
这些基本的、生理上的原则使我们可以画出一个读者大脑的新版本(图1-3-2)。这张图上所有的区都是对阅读有贡献的区域。但是狄汉的图还是太简单,很多重要的区域和连接还是没有画出来,狄汉的图与戴杰林的不同,他的不是序列性的,而是大脑不同区域同时活化的图。因此,它们对阅读历程的独特贡献还是很有争议性。虽然已经有很好的大脑影像工具,还是没有办法将每个区域的功能究竟是什么,很清楚地画在图上,因为它们全部都同时在操作,又快速地互动。戴杰林可以找出皮质中的视觉、听觉和动作的影像,不同的是狄汉对皮质功能的看法当然比戴杰林的精细了很多。但是,实在不知道人类哪一天才能掌握大脑中这么复杂的神经回路。
无论科学家是否真的可以完全了解读者的脑,对大脑在阅读时的了解,尤其是找到字母盒,不能说没有进步。现在知道这个视觉输入的区域是占据一个关键性的脑功能区,所有文字的信息都要经过这里才送出去到左半球的各个地方。这个地点的关键性解释了为什么这个脑区一旦被破坏,如上述戴杰林研究的首例患者,他完全失去了处理文字的能力,文字对于他好像变成了一系列没有意义的黑点。
图1-3-2 传统的阅读神经模式与现代复杂网络模式
过去传统的阅读神经模式(上图)是链条式线性模式:枕极(文字形态)—角回(字的视觉影像接触)—Wernicke区(声音所在地)—Broca(字发音动作提取)—运动皮质区(控制发音的肌肉);现在已被复杂网络模式所取代(下图):阅读分别有四个脑区:左枕颞阅读字区、上颞叶听字区、左额叶下字意联络区、前中央运动说话区。各区之间有多条联络通路:橙色是发音和说话通路,绿色是意义通路,红色是视觉字形处理通路。首先左脑枕颞叶腹部辨识字母视觉形式,然后将视觉信息送到左侧半球各个区域,把字的意义、发音方式和发音记录下来。绿色和橙色区域并不是只为阅读的,它们主要负责语音的处理。学习阅读其实是发展一个视觉区和语言区的相互连接,所有的连接是一个复杂的网络连接,它的细节还没有完全了解。实际上,皮质的连接可能远比这个模式复杂得多
2. 现代神经影像技术在脑功能方面的研究应用
一个多世纪以来,在临床上对患者的研究已揭示了大量的现象,并总结了一些有助于了解正常人认知心理活动的规律。但是患者得病后的异常表现,往往受病变部位及病变时间等因素的影响,在概括有关规律时,难免遇到困难。近10多年来,脑成像技术应用于对正常人高级认识活动的研究,弥补了过去研究手段的不足,揭示了一些新的现象和规律,同时,为深入探讨异常脑功能机制也提供了强有力的工具。尽管脑成像方法还有待发展和完善,但是它已经显示出旺盛的生命力。在21世纪的脑科学时代,它将发挥重要作用。下面具体介绍有关方法及其在正常人和患者认识加工中的应用。
(1)正电子发射断层扫描术及功能性磁共振成像神经影像技术的应用要求 1)实验设计:
要做好认知加工过程的脑成像研究,在实验设计阶段需要三方面的知识相结合,即认知心理学、脑神经活动生理学和解剖学以及扫描设备性能及各种参数的含义和使用。其中认知心理学的基础知识是不可或缺的。例如一个书面词,其本身就包含形、音、义三种成分。当要求读一个词时,其加工过程就不能简单地认为只是“看见词,读出它”。实际上它还经历了字形特征提取、语音转换、语义提取以及发音器官的组织和语音输出等阶段。在此加工过程中,必然有相应的脑组织参与,在很多情况下,它们是互相配合、协同完成一个认知加工任务的。为了搞清各脑区与各认知加工成分的关系,首先要对认知过程各加工阶段做科学的分解,使之成为研究中的行为变量。如果对一个认知过程所包含的组成成分不清甚至混淆,就不可能得到可靠的脑成像结果。
2)数据处理:
对实验数据的后处理是一项较复杂的工作,其方法也有待不断完善。它包括图像处理如头动及伪影的消除、不同被试者图像的标准化等;还要对脑激活区做量化的分析处理,包括各种统计检验。现在有几种脑功能成像的处理软件,如Stimulate、AFNI及SPM等。这些软件都在发展完善之中。这方面的技术人员也是脑成像研究工作集体中不可缺少的。
在对客观事物进行心理加工的同时,记录人脑功能活动的图像即脑功能成像。它通常是将认知心理学的研究方法与新的成像技术相结合。现在经常使用的成像技术有:PET和功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)。另外,还有脑电图(electroencephalogram,EEG)及脑磁图(megnetoencephalography,MEG)。它们都是对人体无创性的技术。下面着重介绍当前广泛使用的PET及fMRI。
(2)PET实验技术:
PET和fMRI都是以血流和人脑神经细胞活动的关系为依据而建立的。当处于清醒状态的正常人或未麻醉的动物脑神经细胞活动时,总伴随着血流的质变化。尽管到目前为止,它的细胞学基础尚在深入研究之中,但脑神经细胞与血流二者这种明确的关系则得到生理学界的一致肯定。
PET设备主要由两部分组成。一是生产放射性示踪物质的回旋加速器;二是由计算机控制的人体血流及其携带物质的探测系统。放射性示踪物质根据需要可有多种选择。做认知实验时多用15氧(标记为 15O)。它的特点是半衰期短(约40s),因而有助于对同一个被试者在一个实验系列中做多种操作比较。实验前给被试者注入一定量的放射性物质,在被试者进行认知活动时,其相关脑区随神经细胞活动血流也发生变化,血液中所含示踪物质的数量亦与周围脑区显示出明显差异。这种差异可以通过探测系统检测和描记出来。
PET和fMRI应用范围:都能应用于认知加工与解剖定位的相关研究。但PET使用放射性同位素标记技术,因此它可以追踪生命系统中的化学变化,可测量到纳摩(nmol)到皮摩(pmol)的化学浓度。同时,它还具有生物化学选择性特性。人们可设计特殊的放射示踪质,使之选择性地与一些生物分子(如受体、递质以及神经递质的合成或代谢中的酶)相结合。空间解像力的比较PET可记录到脑激活区4mm范围以上的图像,因此,PET可广泛应用于人脑的生化和药理学成像。
(3)fMRI实验技术:
其设备主要是磁共振成像装置及其射频线圈。前者用于采集和构成图像,后者用于发射电磁波并与脑内化学物质的原子核产生磁共振现象。目前应用最多的方法是依靠血氧合水平磁共振成像法(blood oxygenation level-dependent MRI,BOLD-MRI)(Ogawa等,1990、1992)。其原理是:人脑在内外刺激作用下,处于功能活动状态,神经活动兴奋性水平增强,局部脑组织血流、血容积及血氧消耗增加。这就导致脑激活区静脉中血氧浓度增高,脱氧血红蛋白相对减少。脱氧血红蛋白是顺磁物质,氧合血红蛋白是逆磁物质。将这种磁性物质的相对增减记录下来,就反映了相关脑区的激活状态。这种技术不需要放射性示踪物质,因而应用上较为方便。
除此之外,在使用上述两种技术时还有一些共同要求。能应用于认知加工与解剖定位的相关研究fMRI记录的图像最小可达1mm范围,后者较前者有更精细的定位。正是由于这个原因,有的认知反应活动就不适用于fMRI,如口头报告的反应方式。这种反应需要口腔的活动,进而引起头部的微小运动。这种运动对PET记录图像可能影响不大,时间分辨力的局限对磁共振成像研究表明,接受刺激后,脑细胞的激活需8s才达到最大量值。因此,很难区分各激活脑区存在时间上的差异对认知加工过程的研究,往往是在几十毫秒的时域内完成有关的认知任务,这样就不能满足要求。
正常人脑功能成像研究:
应用脑功能成像技术研究正常人脑功能,其最大的优点是无创性。揭示正常人脑功能的活动规律。自1988年Petersen等在 Nature上发表第一篇关于语言认知的脑成像研究以来,仅十几年时间里,该项技术得到飞速发展,研究的范围几乎涉及心理学的各个领域。
有关语言认知的成像研究:
负责语言活动的特定脑区的研究方面,Binder等人用功能性磁共振成像方法对正常人语言活动时相关脑区进行了研究。他们的结果发现,与经典的语言加工模型相一致的是脑激活区都显著地偏在左侧脑,涉及额、颞、顶叶。但也有不同,表现为在Wernicke区之外,在颞中回、下回、梭状回和角回也有显著激活。同时,在Broca区之外,有广泛的左前额激活区。
损伤患者的脑功能成像研究:
脑功能成像技术用于正常人研究的同时,还广泛用于脑功能异常者的研究。例如,患者部分脑区损伤脑功能异常表现与正常人脑功能活动的比较研究等。通过这些研究,不仅将对人脑功能活动规律的揭示不断引向深入,而且对患者手术方案的制定、康复规律的探讨也都有积极意义。例如右脑半球对语言功能的补偿研究。Buckner等对脑损伤后功能恢复的问题进行了探讨。例如,1例磁共振成像(MRI)提示前额左下皮质损伤的患者,做言语产生任务(如由名词产生动词,或反过来以及产生同义词、反义词等)时出现很多错误,有意思的是该患者却能够很好完成词干补笔任务(如:cou—couple、hou—house),正常人这个功能是由左额下回来完成,而该患者是激活了右前额皮质区来完成,说明右前额皮质区可能起着对左额区功能的补偿作用。
(4)现代神经影像技术CT与MRI结合计算机软件开发应用:
随着现代神经影像技术在脑功能方面的研究应用的开展,以及MRI和CT硬件的提升,结合计算机软件的开发,有望将这些前沿技术应用于临床。
随着社会人口的老年化,除了脑血管病外,对帕金森病和阿尔茨海默病等神经变性病引起的语言及认知功能的改变将会越来越受到重视。这里借用功能磁共振成像与计算机软件开发对帕金森病的语言与认知方面的研究,来说明对失语症的未来应用价值。图1-3-3由瑞典卡罗林斯卡医学院老年病学、神经生物学研究所Eric Westman教授提供,揭示MRI脑功能成像在过去20年对帕金森病是如何研究开发的,2015年后功能磁共振成像与多模态函数计算方法应用于临床患者的研究,能够揭示神经元细胞的代谢与帕金森病患者认知水平相关。
图1-3-3 在过去20多年功能磁共振成像技术与先进的计算机方法结合,对神经退行性病变在语言和认知方面的应用探索
说明:A. 1990—2005年区域代谢减退;B. 2005—2015年脑区域代谢减退红色代谢高,蓝色代谢低;C. 2015年后代谢的连接体很难被应用在临床设计;D. 2015年后,多模态函数的方法与功能磁共振成像结合有望适合应用于临床设计
(引自Nobili F,Westman E,Kogan RV,et al. Clinical utility and research frontiers of neuroimaging in movement disorders. The Quarterly Journal of nuclear Medicine and Molecular imaging,2017,61:372-385,已获授权)
3. 脑功能活动相关的分子生物学——各种神经小分子递质
人体的大脑生理解剖结构是基础,但要发挥它的功能必须依赖各种神经小分子递质来实现。各种小分子神经递质如:乙酰胆碱;兴奋性氨基酸:谷氨酸;抑制性氨基酸:γ-氨基丁酸、甘氨酸;儿茶酚胺类:多巴胺;吲哚胺:5-羟色胺;咪唑胺类;嘌呤类;阿片肽;速激肽:P物质。
这其中目前研究较多,对失语症有一定临床实用价值的与神经递质相关的治疗药物是多奈哌齐和盐酸美金刚。它们与以下神经递质相关的生理及临床联系如下:
(1)乙酰胆碱:
临床生理联系,背侧脑桥被盖胆碱能神经元参与睡眠和觉醒循环中前脑活动的调节;基底前脑胆碱能神经元参与学习和记忆;阿尔茨海默病中Meynert基底核中的这些神经元发生了变性。应用治疗:阿尔茨海默病:乙酰胆碱酯酶抑制剂多奈哌齐可用于治疗阿尔茨海默病的轻中度痴呆,也可以治疗失语症(5~10mg/d),注意胃肠道副作用、消化道出血、窦性心动过缓、精神症状出现等不良反应,失语症早期效果更好。
(2)谷氨酸:
生理临床联系,作为神经递质在多种脑内环路中发挥作用(例如,学习和记忆过程、运动功能);参与一些慢性神经病理变化,如肌萎缩侧索硬化;兴奋性氨基酸持续兴奋神经元可引起神经元死亡和损伤(兴奋性毒作用)。应用与治疗:谷氨酸的兴奋性毒作用参与阿尔茨海默病;盐酸美金刚是谷氨酸受体拮抗剂,可减轻兴奋性毒作用并延缓疾病的症状。研究证明用于失语症有效,5mg每日开始,每周加5mg,可加到10mg,每天2次,同时可以改善烦躁情绪。
(吴卓华 林 杰)
二、恢复机制
(一)自然恢复 1. 概述
失语症不是一种静止状态,它可以改善,或源于自发性或是由于康复而好转。仅采用常规药物治疗、挽救生命的措施以及家庭社会的支持而出现的某种程度语言功能的改善称之为语言功能的自然恢复(spontaneous recovery)。脑卒中后失语症患者无论属于何种类型都有不同程度语言功能的自然恢复。只要造成失语症的原发病不是进行性的,失语症就可能在一定程度上有自然恢复的可能,即使是严重的病例,失语症也有所恢复。有研究表明,这种自然恢复在发病后3个月内比较明显,现代影像医学研究均可发现脑卒中的患者在发病后1~3个月内病灶周围的水肿消失以及病灶周围的血液循环的再建立最为明显,而发病后3~6个月,脑部病变所致的功能障碍主要有赖于同侧或对侧大脑功能代偿和低级功能再形成,说明大脑语言中枢在受损较长时间以后其自身能力的发掘与其他区域功能代偿的潜力已经很小了。如果在发病后半年不接受正规语言训练,那么患者的语言水平将基本停滞不前,在失语症的自然恢复过程中,多因素常相互作用,不同的年龄、性别、失语症的类型、病变的部位、病灶性质、脑卒中的严重程度及并发症均可能影响脑卒中后失语症的恢复。
2. 不同类型失语症的自然恢复
脑卒中后失语症的病变部位与类型关系复杂,其自然恢复与失语症类型有关,不同类型汉语失语症自然恢复的程度是不同的。有研究证明,除完全性失语外,各类失语症在第1~2个月内恢复最明显。命名性失语的自然恢复程度最好;Broca失语﹑经皮质运动性失语﹑传导性失语﹑基底节性失语恢复较好;Wernicke失语﹑经皮质感觉性失语﹑丘脑性失语恢复较差;经皮质混合性失语﹑完全性失语的自然恢复最差。命名性失语患者的语言障碍仅局限于命名功能,发病后与家人和社会接触中命名功能恢复很好,所以其自然恢复程度最好。Broca失语﹑经皮质运动性失语﹑传导性失语﹑基底节性失语患者的语言理解功能保留较好,能听懂别人的意思,由此促进语言表达功能的自然恢复,预后较好。Wernicke失语﹑经皮质感觉性失语﹑丘脑性失语患者因为理解能力较差,与周围无法很好沟通,语言功能的自然恢复较差。经皮质混合性失语﹑完全性失语患者的语言功能损伤较重,患者既不能理解也不能表达,自然恢复的程度很小。
各项语言任务的恢复程度不一致:不同类型的失语症中口语的理解与表达(听与说)的自然恢复程度在各个阶段均大于文字的理解与表达(阅读与书写)。这与人类语言的发育顺序﹑日常生活用语﹑不同语言的复杂程度有关。每个人出生后先在婴幼儿时期学会口语,此后才逐渐掌握书面语言。口语是人在日常生活中的基本功能,每天都必须使用,而书面文字则不一定经常使用,而且书面文字远比口头文字复杂,不光涉及感觉与运动,还涉及空间排列和图像等因素,所以口语的自然恢复程度大于书面语言。书写的恢复程度最差,这是因为书写任务本身难度更大,涉及的神经联系更多;此项任务在日常生活中运用最少,尤其是老年人更少运用;由于肢体瘫痪,很多患者不愿用非瘫痪侧手练习书写。值得注意的是,对失语症自然恢复的研究多集中于拼音语言,汉语属汉藏语系,汉字为象形表意兼表音文字,与拼音语言有本质不同。汉字是形音义统一的文字认知单位,并存于同样大小的一个方块平面空间结构中,其整体构形远比线条型拼音文字复杂和更具几何意义。在处理形态认知和视觉空间方面,众所周知,右半球更为擅长。汉字的字形(特别是形旁),相对于拼音文字来说,能够提供大量的语意信息。因此,汉语失语症患者阅读能力恢复较好,是否提示了右半球在汉语失语症恢复中所起的作用比在拼音语言恢复中所起的作用大尚待进一步研究证实。在汉语失语症康复中,同听理解能力一样,阅读能力的提高可能对其他语言功能恢复起支持作用。
因此,失语症患者有一定程度的自然恢复,影响失语症患者恢复及预后的因素有很多,其中损伤部位、失语的严重程度及损伤面积的大小有较大影响。发病前6个月是失语症恢复的最佳时间。各种类型失语症恢复程度不一样:命名性失语、传导性失语、经皮质性失语可以完全恢复,其他类型的失语症通常能部分恢复,其中以Broca失语恢复最好,可恢复至命名性失语的程度,完全性失语的恢复难度较大,治疗效果较差。
(二)治疗性干预的恢复机制 1. 失语症恢复机制的研究概况
失语症被定义为语言的形成和转换等复杂机制的缺失或损伤,其损伤机制是由语言控制半球的皮层和皮层下结构损伤所引起。失语症恢复的机制Luria(1963年)认为是由其他脑区来取代病损脑区的功能-功能代偿;基本脑结构功能的动员;高层脑结构功能的动员。Rubesn(1977年)认为水肿的减轻、损伤前神经递质活性重建、颅内出血血肿的重吸收、神经功能联系不能或病变对特殊区域的远隔效应解除等影响着言语障碍的康复。Johnson等(1978年)认为自然恢复的功能可能是:①替代:中枢神经系统中的一个多余部分或多重表象,允许次要的神经系统的功能;②代理:非特定的脑区域承担起了功能作用;③再生:在受损的神经元中出现了新的生长物;④侧突发芽或毗邻受损组织区域中新的生长物;⑤失神经敏感性或对作为脑损伤后果的失神经支配作用的神经元递质的敏感性增加;⑥行为性策略变化:此时内部和外部环境的暗示被用于维持功能。
对失语症恢复机制的研究表明,急性脑损伤之后,存在着两个基本的,也可能是互补的现象:神经功能失联系的消除和神经可塑性。在脑损伤后,神经功能失联系可能立即发生,与临床表现严重程度有关,其恢复在脑卒中后早期即可见到。神经功能失联系的消除与脑卒中失语症早期即可看到的语言能力恢复有关。对失语症神经可塑性的研究认为:一是病损侧(多为左侧)大脑半球语言网络的结构修补或重建,二是对侧大脑半球相应代偿区语言网络的激活,神经可塑性是失语症后期恢复的重要基础。脑梗死后失语症的恢复可出现三个相互重叠的阶段,而每个阶段都会伴随一系列显著的神经征象。第一阶段称为急性期,在发生病变后的2周内;第二阶段为亚急性期,通常是在病变发生后的6个月内;第三阶段为慢性期,则是在发生梗死后半年以至数年时间,而这个阶段甚至可以持续人的一生。有研究提出,在优势/左侧半球有慢性局限性损伤的患者,由于残余脑区的再次整合而表现出症状改善,也可能是病灶周围区的代偿改变以利于语言的恢复,当患者左半球病变较大时,对侧即大脑右半球的相应部位会进行参与,特别是右额下回(RIFG)对语言的成功恢复至关重要。在确定语言恢复的脑区方面,治疗性诱导患者语言康复的神经基础研究已经很充分了。总之,在支持训练诱导语言复苏方面,关于探讨脑卒中后失语症康复的研究方向越来越明确指向病灶周围区的主要连接,而且这与Turkeltaub等人提出的左侧三角部和岛盖部(IFG)以及病灶周围区在自然语言恢复中的作用相一致。
Hillis认为失语症恢复的原因可能与脑部病灶组织水肿的消失、神经递质的重建、周围血液的重灌注、正常皮质低代谢等恢复有关。通常认为语言功能与颞叶上部皮质(Wernicke区)和额叶下部皮质(Broca区)关系密切,近年的影像学研究发现语言功能相关的脑区分布在更为广泛的额、顶、颞等区域,多数学者认为失语症的发生与语言相关的皮质或者联系这些皮质的皮质下纤维结构被破坏有关。然而,语言处理是一个复杂的过程,是不同脑区间共同协作的结果,单一地发现哪一个脑区与语言功能相关已经不足以为失语症的研究提供明确的效益,故而明确脑区间的协作机制是失语症研究者的共同目标,这种协作机制的直观展示就是脑结构与功能网络。Sundeep等通过采集脑磁图数据,对动态因果模型进行分析,并对言语网络的连接强度与听理解能力进行相关分析,其结果发现失语症患者听理解的改善是右侧大脑言语网络的代偿与左侧大脑言语网络的增强共同导致的。
2. 失语症治疗的恢复机制
目前失语症的治疗方法颇多,主要有言语语言治疗、药物治疗、高压氧、经颅磁刺激、针灸等。另外,随着计算机技术的发展,计算机辅助治疗技术的应用越来越多。利用现代语言康复训练方法,主要有人工训练、机器辅助训练等,其中最常用的康复训练方法是Schuell刺激法,它也是失语症康复治疗的基础方法,即应用强的、控制下的听觉刺激,最大限度地促进患者对损害的语言符号系统的再建和恢复。通过对舌咽、口唇及相关发声器官的运动训练,结合与认知功能密切相关的视觉、听觉、触觉相结合的方式进行治疗。言语训练可以改善或者重建患者的认知功能,而认知功能的恢复又可以使言语方面的理解、命名有所提高。如Cherney等认为早期改善脑卒中患者的认知状态对理解功能的恢复有重要影响。Seniow等认为认知有助于言语交流的变化和进步,患者工作记忆的视觉和空间觉被发现一定程度上与命名和理解提高是相关的。
近年来,应用功能影像学方法,使我们能够初步了解神经恢复的脑机制。脑的语言功能可以用神经生理学技术进行研究,如脑电图、诱发电位、脑磁图(MEG),以及评估区域性脑血流和代谢的方法,如正电子发射断层扫描术(PET)和功能性磁共振成像(fMRI)。这些方法可以用来揭示失语症患者的语言恢复是否与语言系统的功能重组有关。神经影像学研究证实了语言加工时两半球激活的左半球优势,并观察到失语症患者从事语言任务时常常存在双侧网络的右侧成分的激活增加,但个体之间的差异可能与大脑侧化的不同模式有关。磁共振成像技术发现左侧半球对于语言功能的保留作用、右侧半球补偿作用。借助多种脑功能及神经活动探测技术如fMRI、EEG/ERP等,可更加生动直观地观察到失语症患者语言功能恢复的具体细节,利于了解康复治疗促进大脑神经功能恢复的效应机制及双侧半球共同恢复作用的证据。而已被观察到的恢复通道主要有两种:
(1)左侧半球损伤病灶较小的患者往往其语言功能的恢复与其大脑产生左右半球相互交通的纤维有关,这些纤维往往联通与左侧半球相对应的右侧脑区,即同源区,随着时间的推移,部分左侧半球的功能得以恢复,在此过程中非优势半球起到了某种促进和推动作用。
(2)如果失语症患者损伤部位较大且位于主管语言功能的左侧额颞叶,唯一的补偿路径则是接收右侧同源脑区的信号来代偿发生语言功能,通过弓状束纤维发挥右脑的语音输出功能,联系控制语言输出前反馈及后反馈功能的右侧额下回及周围运动区,除了语言表达能力的补偿,其纤维联系后外侧裂区也与语言理解能力的提高相关。然而,大多数研究多为单个时点的横向研究,对比康复治疗前后两个时点语言功能变化疗效发生的机制研究却并不多见。
三、疗效机制
(一)传统医学疗效机制
中国传统医学对失语症的治疗方法主要有针刺治疗、中药干预、针药结合、穴位注射等,诸多国内外研究表明这些传统疗法均对失语症的康复有显著疗效,引发一系列对其发生机制的探讨,就目前而言,运用较为广泛的中医传统疗法为针刺治疗和中药治疗。
1. 针刺治疗的疗效机制
针刺治疗失语症在临床表现突出,语言康复治疗结合针刺治疗现已广泛应用于临床。针刺治疗脑出血可通过减轻血凝块的毒性作用,减轻自由基、兴奋性氨基酸对神经细胞的损害,平衡血管活性物质的释放从而增加脑血流量,促进血肿吸收、细胞修复和神经再生等多个环节来促进脑损伤的康复,主要提出假说如下:
(1)改善血液循环,增加脑血流量,恢复病损脑组织的血液供应:
针刺改善脑血流效应的机制,可能是针刺激了穴位各层组织外周神经感觉末梢,通过外周躯体或自主神经传入系统使针感反射性地作用于神经系统各级水平,调动和激发了机体一系列自我表现调节机制,最终调整了脑血管壁的自主神经功能,缓解了脑血管痉挛,从而改善脑供血状态。此外,针刺可以产生改善血黏度、抑制血小板聚集、抗炎镇痛、纠正血脂和血液流变性异常的作用,加强脑组织的代谢,改善脑部血液供给,营养神经系统,从而使局部机体神经功能修复,促进语言能力的恢复。
血管内皮细胞损伤造成血浆内皮素及一氧化氮合成与释放失调及两者比例失衡是脑卒中后失语的重要病理生理机制之一,而针刺治疗一方面能对抗血管强烈持久收缩及抑制亢进的血小板聚集、黏附和释放,并同时使合成血栓烷减少,从而抑制血管内皮损伤及下调血管内皮收缩因子、上调血管内皮舒张因子;另一方面促进损伤的血管内皮细胞功能恢复,使合成前列腺素F1a能力提高,从而使血管舒张,脑血流量增加,促进侧支循环,改善了微循环及血液的浓、黏、凝、聚状态,提高了自由基的清除能力,抑制脂质过氧化,降低了其毒性作用,截断了脑损伤的“最后的共同通路”——钙离子内流,一定程度上抑制脑损伤的级联反应,减轻了脑组织的损伤程度,具有一定的保护作用。
(2)促进神经纤维及皮质-纹状体-苍白球-丘脑-皮质环路修复:
当下许多学者认为针刺对失语症患者神经中枢的直接作用机制为:①通过“皮层-丘脑-皮层”的调节,使特异性传导系统和非特异性传导系统达到相互平衡,重建语言活动的神经环路;②迅速建立脑血管侧支循环,促进了损害部位的血流量增加,脑循环不全得到了改善;③激活语言中枢功能低下的神经细胞,增加了神经纤维的数量,促进和加强脑功能。其中,电针刺激井穴,对脑卒中患者的大脑皮层中枢生物电活动有良好的调节作用,有利于使半暗带神经细胞复活或休眠状态下的神经细胞觉醒,使脑皮质功能区之间联系、代偿功能得到加强,从而使中枢神经系统传导过程得到改善。
(3)改善大脑皮质功能抑制状态,调节大脑皮质电活动:
头穴针刺可改变大脑皮质神经细胞兴奋性,使因梗死而受到抑制的脑神经细胞的兴奋性逆转,抑制性泛化作用解除,使处于休克或休眠状态下的脑神经细胞觉醒,脑皮质功能区神经细胞的兴奋性恢复,脑代偿功能加强,大脑功能改善。脑卒中后失语患者由于病灶区神经元的功能活动受损,脑电图发生抑制性变化,出现低幅慢波。针刺治疗后,部分患者α节律增高,α指数增多。大部分患者α波幅增高,调幅规整,持续时间长,原有慢波活动频率及长度减少,表明针刺可改善患者的大脑皮质抑制状态,增强代偿功能,提高皮质细胞的基本电活动。此外,体针可使脑地形图的慢波(σ+θ)和θ波的高区级别降低,两侧级差减少,提示体针可明显减少异常脑波的出现,改善大脑皮质的电活动。这种影响主要是通过网状结构非特异投射系统改变了大脑皮质神经元的兴奋水平所致。
2. 中药治疗的疗效机制
中药治疗具有无创伤和副作用少等优点,克服重复针刺等其他治疗给患者产生的痛苦,当下广泛运用的中药方剂有地黄饮子、解语丹和天麻钩藤饮等。
(1)滋阴补肾,温阳利窍:
地黄饮子出自《圣济总录》,为滋阴补肾利窍之主方,在中医临床为“舌废不能言,足废不能用”之喑痱阴虚证的重要方剂。适用地黄饮子的失语类型为音喑失语,伴发腰膝酸软,属肾虚精气不能上承的脑卒中后失语患者。地黄饮子加减治疗可有效改善失语症患者的语言功能,提高患者日常生活语言交流能力,降低失语严重程度。失语症在中医学为“喑痱”“难言”“不语”等。《素问》曰:“所谓入中为喑者,阳盛已衰,故为喑也。内夺而厥,则为喑痱。”其病位在心脑,与肝肾相关。其病机以本虚标实多见,为肝肾阴虚,气血衰少为本,风、火、痰、气、瘀为标。方中熟地黄、山茱萸滋补肾阴;巴戟天温壮肾阳;制附子、肉桂之辛热,助温养下元,摄纳浮阳,引火归原;石斛、麦冬、五味子滋养肺肾,金水相生,壮水以济火;石菖蒲与远志、茯苓合用,是开窍化痰,交通心肾;《神农本草经》记载“石菖蒲可开心孔,补五脏,通九窍,明耳目,出声音”。根据失语症具体病机特点可增加地黄治疗,滋阴养血、补益肝肾,寓滋水涵木之意。综观全方,标本兼治,阴阳并补,在地黄饮子基础上加重滋阴药,对肝肾阴虚恰到好处。因此,诸药合用,使水火相济,痰浊得除,则舌强不能言、足痿不能用之症可愈。
(2)搜风祛痰,宁神开窍:
历代医家对失语症的治疗有所思考,如程钟龄《医学心悟·中风不语辨》按心、脾、肾三经分证论治。林佩琴则认为该病应责心、脾、肾、肝四脏。李中梓在《医宗必读》中详细论述了该病的病因病机。论述颇多,但归纳起来,失语不外乎风、火、痰、瘀四邪伤心、脾、肝、肾四经。失语症多由痰毒瘀热蒙塞机窍所致,解语丹原方载主治“风入心脾,言语謇涩,舌强不伸,涎唾溢盛,神内郁塞,心包闭滞暴不能言”。有白附子、石菖蒲、远志、天麻、全蝎、羌活、胆南星、木香、甘草。方中白附子祛痰开窍,天麻祛风通络、息风止痉、平抑肝阳,清热利窍、驱逐痰瘀醒脑,且胆南星寒凉,寒温并用,邪无所留。石菖蒲引药入心,盖“言为心声”,此药直达清窍,引诸药直达病所,远志祛痰安神开窍,且与石菖蒲合用增强祛痰开窍之功,全蝎息风止痉、通络活血,能搜内外之风,与天麻合用能增强息风止痉之功,羌活妙在入督脉而疏肝气,通百脉,前人谓之能“治贼风失音不语,手足不遂,口面歪斜”,木香能行气止痛,疏通气血,畅达气机,行气以助祛湿而断痰源,且能健脾消食,脾健则痰无所生,甘草调和诸药,诸药合用能搜风止痉,化痰浊,活血化瘀,醒神,开窍利语。全方相合使风痰去、舌络通,共行开音出语之效。
现代研究表明,加味解语丹中药物的各种有效成分能活血化瘀,改善微循环,增加缺血病灶区血流量,开放侧支循环;抗氧化、抗自由基,减轻对神经系统的损伤,改善预后;镇静、镇痛不仅能减少因疼痛、恐惧带来的继发性各系统损害,而且能提高患者生活质量;药物中的多种氨基酸成分、蛋白酶及多种微量元素等不仅对神经再生、神经修复有利,而且能增强患者的免疫力,提高抗病与修复能力,许多药物对血压有一定的稳定作用,这对治疗脑卒中后失语有很大帮助。诸药联合能增加脑部各语言功能区的血流,改善微循环,减少语言功能区的神经损伤,加快其恢复。从不同角度、不同方位及不同靶点针对脑卒中后失语的病因病机发挥疗效。
(3)平肝潜阳,化痰开窍:
语言是中医理论中“神”的重要组成部分,而缺血性脑卒中急性期以风、火、痰上扰清窍最为凶险,应息风清火;病情趋缓,痰瘀胶结阻络,神机失灵不用突出,故从化痰祛瘀开窍、通络解语入手取效。化痰常用天麻钩藤饮加减,俾化痰、开窍、醒神并行,同时天麻、钩藤清息余风。天麻钩藤饮出自《杂病证治新义》,方中天麻、石决明平抑肝阳,属君药;钩藤清肝热,息肝风,黄芩清肝胆实热,二者为臣药;杜仲、桑寄生补肝肾以制阳亢,牛膝引血下行,属使药,立方原则以补益肝肾、平肝息风、清热活血为主。脑卒中患者多以本虚标实为主,虚则主在肝肾,实则主在痰、癖,根据其病因病理,通过中医辨证论治、四诊合参的原则上,选用天麻钩藤饮加减,针对脑卒中后失语患者,治以补益肝肾、祛癖化痰、清热利咽为法,亦获得了一定的临床疗效。平肝潜阳、化痰开窍法治疗主症为语言謇涩属肝阳上亢、痰邪阻窍的脑卒中后失语患者,效果甚佳。
(二)现代医学疗效机制 1. 语言康复治疗的疗效机制
失语症恢复的理论依据为人脑的可塑性,中枢神经系统具有极大的可塑性,神经元死亡虽不能再生,但其周围的神经组织可通过侧支再生,使失去神经支配的舌肌、语言中枢重新恢复。大脑供血的改善,可修复损伤脑细胞,加强语言回路的畅通。
(1)失语症刺激疗法:
失语症刺激疗法的效应机制是采取较强的和控制下的听觉刺激作用于损害的语言符号系统,促进失语症患者语言功能的再建。其机制为:语言康复刺激训练能够激活受抑制的神经通路,促进脑组织血液循环,增强脑部的生物电活性,重新恢复大脑皮质的潜能和脑细胞的活性,从而使患者尽快恢复语言交流和理解能力。
(2)舒尔氏(Schuell)刺激法:
Schuell刺激法是当前常用于治疗脑卒中后失语症的基础疗法之一,Schuell刺激法的理论基础为利用控制的、强有力的和集中的听刺激作为基本手段,利用表达、听力、阅读等内容的练习,不断发挥视觉和听觉间的反馈来弥补已丧失的运动觉。Schuell刺激法的基础在于神经系统的功能代偿及重组,通过功能代偿与神经保护,力求有效刺激患者大脑的功能网络重建,从而促进运动性失语患者的康复。运动性失语的发病机制为病变直接破坏语言功能区或是由于远隔效应所致,脑梗死面积的扩大通常是由于病灶周围氧含量降低,组织代谢减弱造成的,缺血区域乏氧组织的空间分布随时间变化从中心向外周扩展,因而脑梗死所致运动性失语患者的言语功能改善状况与这个过程的阻断是密切相关的。早期康复治疗能显著提高运动性失语患者言语表达功能,降低致残率,以发病24h内开始康复治疗疗效最明显。早期进行Schuell刺激法通过刺激-反应-反馈回路,激活了言语中枢功能低下的神经细胞,增加了神经纤维数量,加强了脑功能的代偿作用。而在发病14天后,随着病灶内神经细胞增生减缓或停止,小的梗死灶演变成软化灶,大病灶则形成由胶质包裹的液化腔,此时再进行Schuell刺激法及高压氧舱治疗的效果明显减弱。
2. 其他治疗的疗效机制 (1)激光治疗:
血管病变、血液成分的改变及血流的改变为脑卒中后失语重要的病因及发病机制。激光治疗能减少血浆纤维蛋白原含量,降低血小板活性,增加纤维蛋白降解产物含量,激活纤溶功能。该法不仅影响血液流变学指标,降低血黏度,还能升高血浆超氧化物歧化酶,降低丙二醛的含量,降低血清肌红蛋白的含量,可通过增强机体清除自由基,提高脂质过氧化能力发挥治疗作用。
(2)心理治疗:
失语症患者心理障碍主要表现为抑郁、焦虑、敌对、恐惧、偏执等,其中抑郁和焦虑情绪更为严重。此外,心理障碍还体现在白天严重夜晚较轻的现象,造成这种原因可能与白天需要更多的语言交流有关。情欲顺势心理疗法源于中医,《灵枢·师传篇》中提到:“未有逆而能治之也,夫惟顺而已矣。百姓人民,皆欲顺其志也。”因此,当人们的基本生活欲望得到满足后,精神上的疾病就能够改善甚至治愈。从心理学角度上说,情欲顺势是指依从患者的情绪、愿望、意志等,满足患者的身心需求;当满足患者的合理诉求,如温馨的环境、舒适的治疗服务、周围人群积极的支持等,均可以对患者的康复起到促进作用。脑卒中后失语患者由于生理功能障碍,其工作、生活能力均伴有不同程度的损害,致患者产生一系列心理障碍,不仅影响患者的交流和生活质量,且不利于其他障碍的康复。情欲顺势心理治疗在初期主要以感情宣泄为主,减少内心压力;当心理负担减弱时,根据认知重新调整生活方向,提高患者的自信和积极心态,最终综合调整情绪和情感,发掘内心潜力,使患者重新回归社会和家庭。
(3)经颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation,TMS):
正常状态下双侧大脑半球皮质存在一种相似程度的经胼胝体的相互抑制,即经胼胝体抑制(transcallosal inhibition,TCI),生理情况下处于平衡状态。而脑卒中后失语患者左侧半球损伤后,这种平衡被打破,出现两侧半球兴奋性失衡,患侧半球对健侧半球的抑制程度减弱甚至消失,导致右侧半球语言区兴奋性相对增加,而这种增加则不利于语言恢复,甚至可加重失语的程度。TMS可改善大脑间的抑制失衡状态,低频TMS作用于健侧脑区对脑梗死后运动功能的恢复积极有利,可刺激大脑半球右Broca区,脑梗死失语患者随着时间的推移,经过常规药物和语言治疗后语言功能有所改善,但基于此治疗加上TMS对脑梗死失语患者的语言功能恢复更有利。
(4)高压氧舱治疗:
自20世纪60~70年代,高压氧舱治疗颅脑损伤已逐渐用于临床。近几年来高压氧舱治疗已经是创伤性颅脑损伤治疗的重要组成部分,成为与药物和手术并列的第3种治疗方法。高压氧可以改善血液循环,减轻或消退神经组织水肿,对受伤的神经元起到保护作用并防止进一步损伤,还可以刺激内源性碱性成纤维生长因子合成增加,促使神经修复及再生。在脑梗死发病后的24h内,缺血半暗区内的大多数神经细胞仍处在可逆的休眠状态,此时进行高压氧舱治疗可以增加组织内毛细血管氧的弥散半径,减轻脑组织缺血、缺氧程度,降低再灌注损伤,挽救缺血半暗带神经细胞的功能。值得注意的是,缺血、缺氧组织重新获得氧供后可出现更严重的损害,这与增多氧自由基作用于细胞膜的多价不饱和脂肪酸使之发生脂质过氧化,损伤细胞膜和细胞器膜的结构及功能,最终导致细胞溶解有关,即氧自由基导致缺血再灌注损伤,且氧自由基随着氧分压升高而增加。在高压氧舱治疗时要充分考虑施加科学合理的治疗压力,这样不仅能降低不安全因素,还能增强患者医嘱依从性,使高压氧在颅脑损伤失语症治疗中发挥更大效用。
(常静玲 樊瑞文)