1、神经心理学思考方法,南京医科大学第一附属医院 单春雷,1,主要讲述内容,神经心理学的定义神经心理学的分类神经心理学的发展按实例学汉字视觉加工的神经心理学研究基于神经心理学研究发现的康复治疗,2,神经心理学的定义,Neuropsychology研究与特定心理加工、行为有关的脑的结构和功能的一门学科。研究心理/行为与脑的关系。多是研究人类和动物脑损伤后的心理与行为变化。,3,神经心理学的分类,实验神经心理学临床神经心理学认知神经心理学,4,实验神经心理学,Experimental neuropsychology 用来自实验心理学的方法来揭示神经系统（脑）和认知功能之间的关系。主要是在实验室控制的条
2、件下研究健康人，少数做动物研究。实验心理学：在实验室控制条件下进行的心理学研究。,5,实验神经心理学,6,临床神经心理学,Clinical neuropsychology临床神经心理学是应用神经心理学知识来评估、诊断、治疗和康复获得性或发展性脑损伤导致认知、心理、行为障碍患者。评估很关键，主要是神经心理学测试，也包括患者的病史、患者表现的观察以及神经影像学的发现。临床神经心理学要求深层次的知识：包括神经解剖学、神经生物学、神经病理学、心理药理学等。,7,认知神经心理学,Cognitive neuropsychology认知心理学的一个分支，是通过研究脑损伤患者的认知改变来理解与特定心理加工有关
3、的脑的结构和功能，以推断正常人认知功能的模型。通过单个脑损伤认知障碍患者的单病例研究或对表现为双分离的两位或几位患者的研究。来推断不同脑区有不同特定的功能。,8,认知神经心理学,双分离：脑结构A的损伤导致X功能障碍，但Y功能正常。脑结构B的损伤导致Y功能障碍，但X功能正常。我们可以得出脑结构和功能的特异性推断。如视知觉加工中文字加工和物体加工是否交织在一起？由同一脑区负责的？患者A损伤了左腹侧枕颞叶后部，有物体失认但可以正常阅读，而患者B损伤了腹侧枕颞叶外侧部，不能识字和阅读，但物体识别和命名正常。可以推断视觉物体和文字加工是两种不同的认知加工过程，有两个不同的神经环路承担。,9,认知神经心理
4、学,10,神经心理学发展,灵长类动物脑损伤研究脑损伤患者行为学观察（尸解、脑成像）脑损伤患者的成套行为测验脑损伤患者认知加工模型研究脑功能成像研究,11,12,Paul Broca (1861),13,Carl Wernicke (1874),14,Joseph Jules Dejerine (1892),Visual word-form dyslexia / alexia (Dejerine, 1892)deficits in reading whole words or even letters,Reading aloud,Angular Gyrus,VisualCortex,15,16,
5、17,神经心理学的发展,18,神经心理学的发展,神经心理学的发展,在20世纪晚期，经颅磁刺激（TMS）、功能性磁共振成像（fMRI）、脑电图（EEG）、事件相关电位（ERP）、脑磁图（MEG）、正电子发射断层扫描（PET）和单光子发射计算机断层显像（SPECT）、磁共振波谱（MRS）等出现，大大推动了神经心理学研究的发展。,19,脑功能成像-PET,20,脑功能成像- ERP,21,脑功能成像- MEG,22,脑功能成像- fMRI,23,fMRI 检测示意图,24,揭示正常语言功能的神经机制,25,揭示正常语言功能的神经机制,脑功能成像的优势充分的脑区揭示临床上不易受损脑区功能,26,揭示正
6、常语言功能的神经机制,脑功能成像的优势加工成分细化：语音/字形知觉加工、通达心理字典、心理字典、字典输出编码、口头/手的执行、非词典通路加工、句法加工等 。,27,揭示正常语言功能的神经机制,28,揭示正常语言功能的神经机制,29,脑功能成像可以无创、可重复地把承担正常语言各个加工环节的脑区及环路可视化。,30,揭示获得性语言障碍的神经机制,在了解承担正常语言加工各环节的脑区及神经网络以及它们之间在各种正常语言功能时的动态联结后，能够揭示语言功能障碍所在。包括脑区、环路或网络的功能异常。,31,揭示获得性语言障碍的神经机制,normal,nonfluent,L,R,左岛叶没有器质性改变，但正常
7、的激活消失（受远隔病灶影响）。,32,揭示获得性语言障碍的神经机制,VWFA区激活缺如,33,揭示获得性语言障碍的神经机制,34,揭示获得性语言障碍恢复机制,获得性语言障碍的可塑性研究刚刚起步，对于右半球同名区或左半球病灶周围区的可塑变化在语言恢复中哪个更关键，存在一定分歧，但越来越明晰。,35,揭示获得性语言障碍恢复机制,20% recognized,Healthy Subject,失读症的功能恢复(马林等 2004),75% recognized,45d,130d,观点三：右半球和左半球病灶周围区均有作用。,36,揭示获得性语言障碍恢复机制,用TMS抑制失语症患者右额下回的激活，发现抑制三
8、角部可提高命名的正确率，降低反应时。似乎右半球的重塑不利。但当抑制右额下回盖部时则使命名正确率下降、增加反应时。,即使是同一半球，有促进的、有抑制的功能重组区。,37,帮助选择更加合理的治疗策略和方法,脑功能成像可以帮助了解正常语言功能的神经机制、掌握特定患者的语言损伤环节、明晰不同时间不同部位大脑重塑的利弊和恢复趋势，对采取不同治疗策略、制定针对性治疗方案、选取最佳的刺激材料有着充满前景的意义。,38,帮助选择更加合理的治疗策略和方法,决定治疗策略：积极或保守、改善或代偿。针对治疗环节：针对受损的语言加工环节，形音义句法成分；输入中枢输出执行环节。上述各例。选取治疗方式：传统法、CIT、MI
9、T、认知、药物、TMS、针刺。选择刺激内容：名词/动词、生命/非生命、文字/图片/实物、视觉/听觉/运动觉/触觉刺激。选择更能引起较佳恢复激活模式的治疗！,39,帮助选择更加合理的治疗策略和方法,方案1,方案2,R,L,40,帮助选择更加合理的治疗策略和方法,方案1,方案2,41,帮助选择更加合理的治疗策略和方法,(-),(+),确定TMS刺激部位，兴奋或抑制。,R,L,42,帮助选择更加合理的治疗策略和方法,药物的选用和时机评价 Bromocriptine（溴隐停）Amphetamine（安非他明）Aniracetam（茴拉西坦）Donepezil（多奈哌齐）,43,神经心理学思考方法,（按
10、实例学）,44,左中部梭状回枕颞沟内皮质对汉字加工的必要性、选择性和作用性质,中科院心理所脑高级功能研究实验室脑与认知科学国家重点实验室,单春雷导师：翁旭初研究员,博士论文答辩,45,报告内容,研究背景关键科学问题研究方案实验研究报告分析与论证结论与启示研究意义,46,报告内容,研究背景关键科学问题研究方案实验研究报告分析与论证结论与启示研究意义,47,语言阅读视觉词形加工,视觉词形：visual word form字母组合抽象表征知觉恒常性视觉词形加工：快速、平行、整体从字母串中提取出抽象的表征,good,good,good,GOOD,發,发,发,发,疆,neuropsychology,戍戌
11、,48,“视觉词形系统”,神经心理学的证据Spelling dyslexia/pure alexia （1980）缓慢letter-by-letter朗读：cat: c-a-t cat词形快速、整体加工障碍形近字错读： “have”“hare” “抽”“捆” 选择性文字阅读损害排除一般视知觉、工作记忆原因,大脑中是否存在专门的“视觉词形系统”？,49,“视觉词形系统”,“视觉词形系统”概念：visual word form system,(Warrington & Shallice, 1980),50,在大脑中是否存在对应于“视觉词形系统”的脑区或神经环路呢,(Geschwind, 1965)
12、,传统神经病学阅读模型,？,51,“视觉词形区”?,大量正常人脑功能成像证据左中部梭状回外侧枕颞沟（occipito-temporal sulcus）内皮质（LMFC-OTS）对视觉词汇有稳定性、“可复制性”的激活, x=-43, y=-54, z=-12,(Cohen et al., 2003),52,“视觉词形区”?,激活具有被试间、文字间稳定性,(Bolger et al., 2005),(Turkeltaub et al., 2005),meta-analytic study,R,L,53,“视觉词形区”?,激活和纯失读患者病灶位置相对一致,(Cohen et al., 2003),病
13、灶重叠,激活,R,54,“视觉词形区”,Visual Word Form Area（VWFA） 提出通道特异性：视觉刺激特异性：视觉词汇功能特异性：提取字母串抽象表征知觉恒常性：不依赖于表面特征位置恒定性：左中部梭状回外侧枕颞沟内皮质（LMFC-OTS）VWFA对应于“visual word form system”Cohen et al（2000，2002）,55,“视觉词形区”形成不符合逻辑？,阅读出现5400年，进化不了新的脑区！,Constance Holden. Dedicated to the word. Science (2006) 312, 5773, p. 507,56,关于
14、“视觉词形区”存在激烈争论，尚有关键问题没有解决！,57,必要性,LMFC-OTS稳定地、“可复制性”地对视觉词汇激活，是否是视觉词汇加工必要的？,58,必要性,“There are two limitations of functional imaging studies that are not usually considered. One is that significant activation in response to one task relative to another does not indicate whether the activation is necess
15、ary for correct performance.” Price et al., 2003 （相关性的，不是因果性的）Determining whether an area is necessary for reading requires a consideration of whether a lesion to each area results in a reading deficit. In other words, interpretation of the imaging data is reliant on application of the lesion-defici
16、t approach. Price et al., 2003,59,必要性,“The causal role of the VWFA region in reading cannot be established by neuroimaging but is supported by lesion studies”.Dehaene & Cohen, 2007,60,必要性,(Rosazz et al.,2007),(Ino et al.,2007),R,R,R,“损伤障碍”神经心理学研究,61,必要性,病灶重叠相交或回归分析可以提示视觉词汇加工障碍的关键脑区 (Dehaene & Cohen,
17、 2007)Damasio & Damasio, 1983Binder & Mohr, 1992Cohen et al., 2003Philipose et al., 2007,?,62,必要性,(Binder & Mohr, 1992),(Damasio & Damasio, 1983),(Cohen et al., 2003),VWFA激活图,63,必要性,(Cohen et al., 2003),(Philipose et al., 2007),R,L,64,必要性,(Gaillard et al., Neuron,2006),术后视觉词汇加工障碍,（VWFA本身保留）,65,必要性,(
18、Gaillard et al., Neuron,2006),(Science, 2006),(Alex Martin. Neuron,2006),1例VWFA附近局灶性损伤病例,发现,评价,再评价,66,必要性,把LMFC-OTS即VWFA分离出来，分析该小块（patch）脑区对视觉词形加工的必要性有着巨大的意义！然而，目前没有1例这样的报道！,脑功能成像发现的VWFA对视觉词形加工是否必要？尚没有充分的证据！,67,选择性,正常人脑功能成像研究有选择性：VWFA对真词、符合正字法的字母串激活强于辅音字母串、假字型、几何形状、面孔、物体、建筑物图片等。没有选择性：各种图片、有意义符号串均能引起
19、该区激活，无法分离。非视觉通道：复述、语音/语义判断、触摸盲文。,68,选择性,量的纬度：VWFA不可能和其它视觉功能区在空间上截然分开，可能或多或少被其它刺激激活。质的纬度：这是更重要的，即：VWFA在视觉词形识别方面起到独特的、很大程度上必不可少的作用，而对于其它视觉类别如面孔、物体或场景不是严格必需的(Cohen and Dehaene, 2004）。,69,选择性,质的纬度上检验：If the lesions are sufficiently restricted（VWFA）, visual word recognition should be disproportionately i
20、mpaired relative to other types of visual stimuli . Cohen & Dehaene 2004. 至今没有1例把VWFA损伤分离出来的报道。,VWFA对视觉词形加工是否具有选择性，即对非文字的加工同样必不可少？尚没有充分、一致的证据！,70,作用性质,前词汇阶段（Cohen et al.）：对字母串抽象表征的提取，word、pseudo-word在VWFA激活无差异。词汇阶段（Kronbichler et al. ）：VWFA激活和词频负相关。（词）形音义交接口（Devlin et al. ） ：不是前词汇，不是词汇，而是词形和高级信息的交互作
21、用实现对word的识别。字母串（Baker et al. ）：word和consonant在VWFA激活无差异。一般性的抽象符号的表征(Reinke et al.)： word和抽象符号串在VWFA激活无差异。,71,作用性质,产生不同观点的可能原因：实验任务、刺激材料、基线选择、ROI选择、分析方法等不同因素。最关键的问题：VWFA对词形加工的哪种作用是必不可少的？即局灶性VWFA损害导致哪种词形加工受损是最根本的。至今没有1例把VWFA损伤分离出来的报道。,VWFA对视觉词形加工最关键的作用是什么？尚没有充分和一致的证据！,72,报告内容,研究背景关键科学问题研究方案实验研究报告分析与论证
22、结论与启示研究意义,73,关键科学问题,LMFC-OTS对文字加工是否必要？是否具有文字加工选择性即对非文字加工不必要？该皮质加工文字的关键作用是什么？,74,报告内容,研究背景关键科学问题研究方案实验研究报告分析与论证结论与启示研究意义,75,研究方案,研究模式：以“损伤障碍”的神经心理学模式为主，脑结构MRI、fMRI、DTI纤维束成像相结合。,理想病例：分离出LMFC-OTS，多类型。,76,必要性验证,目的：了解LMFC-OTS的损害是否导致汉字加工障碍。行为学任务：汉字朗读、语音判断、语义判断（精确语义、语义范畴）材料：独体字、合体字方式：自然呈现、中央视野速视、左右视野速视,77,
23、必要性验证,影像学检查：结构MRI：水平位、冠状位T1，T2，精细3D-SPGRfMRI：block设计独体字、合体字、面孔、物体图片4类刺激被动看各类刺激，对靶目标按键反应常规扫描AFNI分析DTI：分析与词形加工相关的神经通路受损情况。,78,选择性验证,目的：了解LMFC-OTS损害是否仅导致汉字加工障碍，非视觉通道（如听觉通道）的词汇加工以及非汉字的视觉刺激加工（如面孔、物体、颜色和数字等）未损害或显著较轻。行为学任务：听觉通道词汇任务（口语表达、听理解、复述）；面孔、物体图片、颜色、数字的命名、识别、知觉判断。影像学检查及任务：同上,79,作用性质验证,目的：了解LMFC-OTS损害
24、对汉字加工造成最本质的损害是什么。行为学任务：多层次的汉字加工任务（语音、语义判断、字形抽象表征异同判断、词汇判断、字形知觉判断；自发书写、抄写、听写等）材料：合体字、独体字；多种字体呈现方式：前后呈现、上下同时呈现,80,报告内容,研究背景关键科学问题研究方案实验研究报告分析与论证结论与启示研究意义,81,实验研究报告纯失读病例,JXD，男性，73岁，右利手，接受教育13年。脑梗死后诉汉字识别障碍。汉语失语症成套测验（ABC）显示口语表达、理解、复述均正常。MMSE：无痴呆。,R,82,实验研究报告左视野失读病例,KY，男，80岁，右利手，接受教育16年。脑梗死后诉汉字阅读困难。西方失语症评
25、定量表（ WAB）、MMSE排除失语症和痴呆。,KY,R,83,CYH，男，75岁，右利手，仅在部队接受教育2年。脑梗死后诉命名（naming）困难，无阅读障碍。ABC和MMSE检查排除明显失语症和痴呆。,实验研究报告失命名病例,R,84,ZMG，女，74岁，右利手，接受教育5年。脑梗死后出现无法识别熟人甚至配偶的面孔。简易失语症量表、MMSE排除明显失语症和痴呆。,实验研究报告面孔失认病例,R,85,汉字加工任务举例,语音判断,语义判断,朗读,86,汉字加工任务举例,词汇判断,字形判断,抽象表征判断,87,非汉字视觉刺激,面孔识别、命名,物体识别、命名,颜色识别、命名,数字识别、命名,88,
26、听觉通道词汇加工,汉语失语症成套测验（ABC）口语表达理解复述,89,行为学结果：纯失读,汉字朗读：障碍语音判断：障碍语义判断：障碍抽象表征判断：第一次，合体、独体障碍 5月后复查，独体字正常词汇判断：正常字形判断：正常听觉通道词汇：正常非汉字视觉刺激：识别正常，命名受损抄写：第一次，看一笔写一笔；字/30s。 5月后复查，看一部件/独体字写一部件/独体字。,同步,90,fMRI结果：纯失读,LMFC-OTS无激活结构、功能上均受损,R,91,行为学结果：左视野失读,左视野汉字加工：障碍汉字左部件加工：障碍右视野汉字加工：相对较好汉字右部件加工：相对较好,92,行为学结果：左视野失读,支持LM
27、FC-OTS的左视野传入中断,93,fMRI结果：左视野失读,R,左视野汉字：LMFC-OTS无激活,右视野汉字：LMFC-OTS激活,（峰值：x=-38, y=-65, z=-1，激活范围：x=-35-47, y=-56-68, z=-193）。,94,结果：失命名,汉字朗读、语义加工完全正常。面孔、物体、颜色等识别正常，但命名困难。,R,汉字引起LMFC-OTS激活,x=-43, y=-54 z=-12,95,行为学结果：面孔失认,汉字朗读、语义完全正常。面孔识别、命名严重障碍，物体、颜色识别、命名部分受损。,判断正确21/40（52.5%），仅随机水平，且反应缓慢，10804.54863
28、.0ms。,96,报告内容,研究背景问题提出研究方案实验研究报告分析与论证结论与启示研究意义,97,必要性LMFC-OTS分离,R,x=-43, y=-54 z=-12,98,必要性LMFC-OTS分离,R,纯失读患者独特的损伤：LMFC-OTS左海马旁回内前方左后部梭状回枕颞沟内零星皮质,AFNI：病灶重叠相交,99,必要性汉字加工障碍,100,必要性LMFC-OTS激活差异,R,L,x=-43, y=-54 z=-12,101,必要性分析,LMFC-OTS损伤：汉字朗读、识别严重障碍。LMFC-OTS保留、左视野去传入：左视野汉字加工障碍。LMFC-OTS正常：汉字加工完全正常。右MFC-
29、OTS损伤：汉字加工完全正常。,102,必要性分析,纯失读：LMFC-OTS无激活。左视野失读：对于左视野汉字无激活；右视野汉字有激活。失命名：有正常激活。,103,必要性论证,根据以上神经心理学和脑结构及功能成像结果，可以明确：,LMFC-OTS对汉字加工是必要的。,RMFC-OTS对汉字加工不必要。,104,选择性听觉通道,汉语失语症成套测验（ABC）LMFC-OTS损伤口语表达：正常听理解：正常复述：正常,105,选择性视觉通道非文字,106,选择性分析与论证,LMFC-OTS损害听觉通道词汇加工：完全正常视觉通道非汉字识别：完全正常命名受损：和LMFC-OTS未受损患者相比无显著差异或
30、好于后者。 因此可以明确：,LMFC-OTS对汉字加工具有选择性。,107,作用性质多级任务,LMFC-OTS损害,108,作用性质朗读、抄写,抄写：复查时可按部件/独体字抄写，但无法按合体字整字抄写。,109,作用性质激活,x=-43, y=-54 z=-12,LMFC-OTS对合体字的作用似乎无法替代,110,作用性质分析,LMFC-OTS损伤语音、语义：障碍抽象字形表征的提取：障碍合体字差于独体字：朗读、抽象表征、抄写独体字抽象表征可以提取时，其音义加工仍受损,111,作用性质论证,鉴于以上神经心理学和fMRI结果，可以比较明确：,LMFC-OTS对汉字加工的关键作用在于多层级地提取字形
31、的抽象表征（尤其从部件/独体字到合体整字），并有可能把它向语音、语义加工系统传递。,112,报告内容,研究背景关键科学问题研究方案实验研究报告分析与论证结论与启示研究意义,113,结论,左中部梭状回枕颞沟内皮质（LMFC-OTS）对汉字加工：具有必要性具有选择性对字形抽象表征进行提取，并可能向语音、语义系统传递是其最关键的作用性质。,114,不同种族、不同文化背景、不同文字、不同教育程度、不同字体，都汇聚在不足1cm的LMFC-OTS！,启示：,115,报告内容,研究背景关键科学问题研究方案实验研究报告分析与论证结论与启示研究意义,116,研究意义,对文字加工中尚不清楚的三个关键问题，尤其是必
32、要性、选择性问题提供了明确的证据。确定汉字的“视觉字形区” 的位置和特点。对文字加工的普遍性、特殊性问题以启示。,117,研究意义,118,基于神经心理学研究的治疗策略,左半错读，把左半部件读错，如“银根”， “坡波”。,119,基于机制的治疗策略,患者,正常对照,120,基于机制的治疗策略,汉字在右视野 汉字在左视野,121,122,123,124,125,基于机制的治疗策略,126,基于机制的治疗策略,Shan CL., et al., Journal of Rehabilitation Medicine, 2008, 46: s103-104Shan CL., et al., PLoS ONE, 2011, 6(8): e23997单春雷等，中国康复医学杂志，2010,127,128,重点内容,神经心理学定义神经心理学分类如何用神经心理学的方法进行康复临床的研究？（举例）,129,
