Cerebral responses to the visually presented processing of nouns, verbs and adjectives in mandarin Chinese: A functional MRI evaluation

目的:利用功能性磁共振成像探讨大脑中与汉语名词、动词、形容词词组加工的脑区。方法:实验于2004-05/2006-11 在北京安贞医院与中科院心理研究所以及江苏省语言科学与神经认知重点实验室完成。①选择以汉语为母语的正常被试8 人,均为右利手。利用基于T2* 成像的E P I成像技术记录被试默念汉语名动形词组时大脑局部的血氧增减,实验材料选取汉语最基本的三类实词组成词组,利用组块设计通过E -P rim e 软件通过投影投射到磁体内部的反光镜上,被试平躺在磁体内,透过反光镜默读实验材料。②实验分成两个序列,每个序列包含9 个组块,每个组块包含一类刺激,每类刺激共4 个组块。实验机器是Simens Sonata 1.5T 超导型磁共振设备,分别对被试进行3 个序列扫描,包括定位像,功能像和三维全脑像。其中功能像扫描重复时间为100 m s/层,单次扫描20 层,每层厚5 m m ,层间隔为1.5 m m ,观察视野为220 m m ×220 m m ,分辨率为64×64 象素,在扫描结束后利用AFN I软件对两个序列数据进行叠加处理,通过名动形三类词构成的词组之间脑区的差异分析不同词类加工的对应脑区。结果:6 名被试进入结果分析。默念汉语词组激活了大脑的左额上、中、下回以及内侧,左颞叶上、中回,扣带回以及右脑等许多区域,这些区域在不同任务中有区别也有重叠,特别值得注意的是,有名词参与的词组与没有名词参与的词组相比脑区激活差异明显,有名词参与的词组中,前扣带回附近,右额叶下回,双侧额叶前部等部位有明显激活。结论:汉语中名词重叠词组要大于动词重叠词组和形容词重叠词组,名动词组要大于名形词组和动形词组。扣带回在与名词相关的词组加工中起重要作用,不同类型的汉语词组加工在大脑中依赖不同的区域

An fMRI Study of the Functions of Human Cerebellum through Linguistic Tasks

Since the 19th century, people have long believed that the function of cerebellum was restricted to fine motor control and modulation. In the past two decades, however, more and more studies challenged this traditional view. While the neuroanatomy of the cerebellum from cellular to system level has been well documented, the functions of this neural organ remain poorly understood. This study, including three experiments, attempted to further the understanding of cerebellar functions from different viewpoints. Experiment One used the parametric design to control motor effects. The activation in cerebellum was found to be associated with the difficulty levels of a semantic discrimination task, suggesting the involvement of the cerebellum in higher level of language functions. Moreover, activation of the right posterior cerebellum was found to co-vary with that of the frontal cortex. Experiment Two adopted the cue-go paradigm and event-related design to exclude the effects of phonological and semantic factors in a mental writing task. The results showed that bilateral anterior cerebellum and cerebral motor regions were significantly activated during the task and the hemodynamic response of the cerebellum was similar to those of the cerebral motor cortex. These results suggest that the cerebellum participates in motor imagination during orthographic output. Experiment Three investigated the learning process of a verb generation task. While both lateral and vermis cerebellum were found to be activation in the task, each was correlated a separate set of frontal regions. More importantly, activations both in the cerebellum and frontal cortex decreased with the repetition of the task. These results indicate that the cerebellum and frontal cortex is jointly engaged in some functions; each serves as a part of a single functional system. Taken these findings together, the following conclusions can be drawn: 1.The cerebellum is not only involved in functions related to speech or articulation, but also participates in the higher cognitive functions of language. 2.The cerebellum participates in various functions by supporting the corresponding regions in cerebral cortex, but not directly executes the functions as an independent module. 3.The anterior part of cerebellum is related to motor functions, whereas the posterior part is involved in cognitive functions. 4.While the motor functions rely on the engagement of both sides of the cerebellar hemispheres, the higher cognitive functions mainly depend on the right cerebellum.从19世纪以来，人们长期认为小脑的功能局限于精细运动的控制与调节，然而近20多年的研究不断对这一传统观点提出挑战。在对小脑的结构从宏观到微观都已经有了比较清楚的了解的同时，对其功能的认识却远没有达到相应的水平。 本研究通过三个实验试图从不同侧面加深对小脑功能的认识： 实验一用参数设计排除可能的运动影响，发现右后侧小脑激活与语义辨别的难度相关，提示小脑参与语言的高级认知过程。本实验还观察到小脑与额叶活动的共变关系。 实验二采用心理书写任务，通过线索-启动的事件相关模式排除了语音和语义的干扰，结果显示双侧小脑前部和运动相关的大脑区域显著激活，并且小脑的活动时间特性与运动区相似，提示小脑参与了字形输出过程中的运动想象。 实验三考察动词产生任务的学习过程，发现小脑前外侧部和后内侧部都参与了该任务，并且这两个区域与额叶的关联程度是不同的。随着练习，小脑与额叶的激活共同减弱。这些结果说明小脑与额叶的一些区域构成一个体系。 由上述实验我们得出了如下结论： 1.小脑不仅参与言语运动相关功能，也参与语言的高级认知功能； 2.小脑参与各种功能的方式是支持大脑的相应脑区，而不是完成这些功能的独立模块； 3.小脑前部与运动功能有关，而小脑后部支持认知功能； 4.小脑的运动相关功能是双侧参与的，高级认知相关功能表现为右侧化

An fMRI Study of the Functions of Human Cerebellum through Linguistic Tasks

从19世纪以来，人们长期认为小脑的功能局限于精细运动的控制与调节，然而近20多年的研究不断对这一传统观点提出挑战。在对小脑的结构从宏观到微观都已经有了比较清楚的了解的同时，对其功能的认识却远没有达到相应的水平。 本研究通过三个实验试图从不同侧面加深对小脑功能的认识： 实验一用参数设计排除可能的运动影响，发现右后侧小脑激活与语义辨别的难度相关，提示小脑参与语言的高级认知过程。本实验还观察到小脑与额叶活动的共变关系。 实验二采用心理书写任务，通过线索-启动的事件相关模式排除了语音和语义的干扰，结果显示双侧小脑前部和运动相关的大脑区域显著激活，并且小脑的活动时间特性与运动区相似，提示小脑参与了字形输出过程中的运动想象。 实验三考察动词产生任务的学习过程，发现小脑前外侧部和后内侧部都参与了该任务，并且这两个区域与额叶的关联程度是不同的。随着练习，小脑与额叶的激活共同减弱。这些结果说明小脑与额叶的一些区域构成一个体系。 由上述实验我们得出了如下结论： 1.小脑不仅参与言语运动相关功能，也参与语言的高级认知功能； 2.小脑参与各种功能的方式是支持大脑的相应脑区，而不是完成这些功能的独立模块； 3.小脑前部与运动功能有关，而小脑后部支持认知功能； 4.小脑的运动相关功能是双侧参与的，高级认知相关功能表现为右侧化

Motor, Language, and Learning: Functional Magnetic Resonance Imaging of the Cerebellum

对小脑功能的认识在过去的100年里经历了缓慢而稳定的发展。在最近20年,随着活体神经影像技术尤其是功能磁共振成像(fMRI)的出现,这一领域取得了更加显著的进展。文章简要总结了我们最近关于小脑的fMRI研究,考察了该结构在运动、语言和学习任务中的作用;并通过回顾相关文献,讨论了这些研究的理论意义。小脑的功能本质似乎是一般性的而非通道特异的,动态的而非静态的,联系的而非孤立的。作者提出,研究小脑与大脑之间的相互作用和合作机制将是小脑研究领

Motor, Language, and Learning: Functional Magnetic Resonance Imaging of the Cerebellum

对小脑功能的认识在过去的100年里经历了缓慢而稳定的发展。在最近20年,随着活体神经影像技术尤其是功能磁共振成像(fMRI)的出现,这一领域取得了更加显著的进展。文章简要总结了我们最近关于小脑的fMRI研究,考察了该结构在运动、语言和学习任务中的作用;并通过回顾相关文献,讨论了这些研究的理论意义。小脑的功能本质似乎是一般性的而非通道特异的,动态的而非静态的,联系的而非孤立的。作者提出,研究小脑与大脑之间的相互作用和合作机制将是小脑研究领

运动、语言和学习:小脑的功能磁共振成像研究

对小脑功能的认识在过去的100年里经历了缓慢而稳定的发展。在最近20年,随着活体神经影像技术尤其是功能磁共振成像(fMRI)的出现,这一领域取得了更加显著的进展。文章简要总结了我们最近关于小脑的fMRI研究,考察了该结构在运动、语言和学习任务中的作用;并通过回顾相关文献,讨论了这些研究的理论意义。小脑的功能本质似乎是一般性的而非通道特异的,动态的而非静态的,联系的而非孤立的。作者提出,研究小脑与大脑之间的相互作用和合作机制将是小脑研究领

Cerebral responses to the visually presented processing of nouns, verbs and adjectives in mandarin Chinese： A functional MRI evaluation

目的：利用功能性磁共振成像探讨大脑中与汉语名词、动词、形容词词组加工的脑区。方法：实验于2004-05/2006-11在北京安贞医院与中科院心理研究所以及江苏省语言科学与神经认知重点实验室完成。①选择以汉语为母语的正常被试8人,均为右利手。利用基于T2＊成像的EPI成像技术记录被试默念汉语名动形词组时大脑局部的血氧增减,实验材料选取汉语最基本的三类实词组成词组,利用组块设计通过E-Prime软件通过投影投射到磁体内部的反光镜上,被试平躺在磁体内,透过反光镜默读实验材料。②实验分成两个序列,每个序列包含9个组块,每个组块包含一类刺激,每类刺激共4个组块。实验机器是SimensSonata1.5T超导型磁共振设备,分别对被试进行3个序列扫描,包括定位像,功能像和三维全脑像。其中功能像扫描重复时间为100ms/层,单次扫描20层,每层厚5mm,层间隔为1.5mm,观察视野为220mm×220mm,分辨率为64×64象素,在扫描结束后利用AFNI软件对两个序列数据进行叠加处理,通过名动形三类词构成的词组之间脑区的差异分析不同词类加工的对应脑区。结果：6名被试进入结果分析。默念汉语词组激活了大脑的左额上、中、下回以及内侧,左颞叶上、中回,扣带回以及右脑等许多区域,这些区域在不同任务中有区别也有重叠,特别值得注意的是,有名词参与的词组与没有名词参与的词组相比脑区激活差异明显,有名词参与的词组中,前扣带回附近,右额叶下回,双侧额叶前部等部位有明显激活。结论：汉语中名词重叠词组要大于动词重叠词组和形容词重叠词组,名动词组要大于名形词组和动形词组。扣带回在与名词相关的词组加工中起重要作用,不同类型的汉语词组加工在大脑中依赖不同的区域