前颞叶的认知功能定位及其在中文句法加工中的工作机制研究

The neural mechanism of syntactic structure building plays a key role in completing the cognitive neuropsychological model. However, there lacks empirical evidence to support the proposal that the anterior temporal lobe (ATL) underlies syntactic structure building. Clinical neuropsychological researches disagree with it, and argue that ATL support conceptual knowledge, allowing us to generalize knowledge appropriately from one exemplar to another. This project will center on the cognitive function definition of ATL and its role in sentence processing to explain origins of disputes between brain imaging and clinical neuropsychological researches. To demonstrate the role of ATL in semantic integration, first we test if ATL involves in the semantic knowledge specification process by healthy college subjects, and if it plays a key role in this process by temporal lobe lobectomy patients; second, we test if ATL is a necessary cerebral region in Chinese sentence processing by a two factor experiment design of syntax and semantics; third, we probe how ATL functions in Chinese sentence processing through Granger causality analysis. The result is helpful in completing the neuropsychological model and cognitive-behavioral intervention therapy as well as brain surgery.

明确词组建构的神经机制是完善句法加工神经心理模型的关键。然而，前颞叶作为词组建构神经生理基础的假设缺乏实验证据支持，并且临床神经心理学研究认为前颞叶是语义特征信息的表征中心，不参与句法加工任务。本研究将围绕前颞叶的认知功能定位及其在句子语义加工过程中的作用，以脑影像和神经心理学研究结果产生分歧的原因为出发点，提出前颞叶作为特征信息整合中心的假设，首先利用健康大学生被试采用脑成像手段研究前颞叶是否参与特征信息整合过程，然后利用前颞叶切除的癫痫患者验证前颞叶是特征信息整合加工的必要脑区。其次，采用句法和语义的两因素实验设计探讨前颞叶是否参与涉及词组建构的句子成分分析任务。最后，通过格兰杰因果有效连接度脑网络分析方法对前颞叶作为特征信息整合中心在中文句子加工脑网络的中枢调节作用进行探讨。研究结果有助于进一步完善句法加工的神经心理模型，可以为失语症认知干预任务的制定和脑外科手术定位提供参考。

概念的形成需要利用一个跨模态表征中心，对句法语义信息进行整合以形成更高层次的语言表达概念。这个整合中心可能位于大脑的前颞叶区域。然而，双侧前颞叶区域在语义认知加工过程中的交互作用机制，左侧前颞叶区域在语法语义信息整合过程中的作用，左侧前颞叶区域在情景语义脑网络的作用，以及前颞叶区域的代偿机制尚不明确。为回答以上问题，本课题开展了神经心理学和神经影像学系列研究，研究对象包括颞叶癫痫患者，轻度脑外伤患者，阿尔兹海默患者，和轻度认知障碍患者以及健康被试。研究发现，左侧颞叶癫痫患者的前颞叶区域亚分区出现了有效连接中断现象，造成了患者命名障碍；晚期双语学习者在整合第二语言语法和语义信息时显著激活了左侧前颞叶区域；轻度脑创伤患者的典型症状是记忆障碍，但是其命名能力往往不受影响，这是因为患者左侧前颞叶区域中断了与其他脑区的有效连接，并且在以海马为中心的情境记忆脑网络中失去了网络中心的地位；前颞叶区域和海马区域功能连接在脑外伤急性期内就出现了中断，而海马区域与颞顶结合部（尤其是角回区域）出现了连接增强的现象；轻度认知障碍患者和阿尔兹海默患者前颞叶记忆脑网络的网络内连接出现了因果交互下降的现象，同时该网络与执行控制脑网络的网络间连接显著增强。我们认为，双侧前颞叶区域的有效连接是概念形成的重要保证；前颞叶区域是一个唯一的，跨模态的语义认知中心，以实现后期学习的、语法语义信息整合并形成新概念；前颞叶区域和海马区域的连接容易在受到外力撞击后出现中断，而角回区域是一个潜在的代偿区域；执行控制脑网络和记忆脑网络的连接会显著增强，以代偿前颞叶记忆脑网络内部有效连接度下降造成的损失。研究结果为癫痫患者手术切除边界定位和术后语言康复训练提供了参照。