咨询服务热线:

010-67816361

前脑岛皮层厚度能够预测双语人群的语言分辨学习能力
发布时间:2018/1/9 16:29:27  作者:【返回

和运动,感觉,认知能力一样,语言被认为是一项极为复杂的大脑活动过程。早先大量基于功能磁共振(fMRI)的研究发现,语言的处理和加工不止和Broca区、Wernicke区有关。左侧角回、眶额叶的激活和语义检索密切相关,前脑岛则负责句意的理解。

许多研究均发现,个体对语言的学习能力是有差别的,为了进一步探索语言学习的神经机制,Rodriguez等科学家通过测量皮层厚度的软件freesurfer对20例讲英语、23例讲英语-西班牙语的成年被试进行了皮层厚度的差异比较(详见方法),希望以此来揭示:一些特定的感兴趣脑区的皮层厚度是否影响着讲单语以及双语的成年人。感兴趣区的选择基于前人研究的基础之上,挑选了与语言加工学习密切相关的双侧颞横上回、双侧前脑岛和双侧后脑岛。

其中,前脑岛被认为参与大量与语言相关的功能活动。这就包括:语音的识别、发音的练习以及语意的重复功能。脑岛同时在高级语言加工处理中起协调作用,和Broca区以及其他语言中枢有直接的功能连接。此外,在基于PET和任务态fMRI的元分析中发现,脑岛还可能覆盖运动及对语言的认知功能,这进一步说明了脑岛在语言处理和学习中的重要地位。

此外,关于结构像分析发现,经过音乐训练的个体的Heschl回皮层厚度相比未经过音乐训练的个体要更薄。更早的一项对音乐家的研究证明,Heschl回的形态学变化确实同是否从事与音乐相关行业切相关。T1像的研究表明,脑区形态结构的变化能反映个体所处的环境。

基于上述研究事实,不难推测由于特定脑区结构的变化和听觉处理相关,因此这会部分影响大脑语言的处理能力。
 
方法:
 
Rodriguez等科学家招募了20位(12位女性)讲英语的志愿者,单语组。23位(17位女性)讲西班牙语,同时会讲英语的志愿者,双语组。43名被试的年龄范围18到32岁(均值22.2岁,标准差3.3岁),平均受教育年限为16.7岁,均为右利手。

所有被试在经过一系列语言、听力相关的测试之后(详见全文),采集高分辨率的3DT1像(1mm3各向同性采集)。
 
FreeSurfer分析及统计:
 
皮层厚度分析采用FreeSufer 5.3.0软件(http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/)。经过去头骨、头动校正、空间变换、基于灰阶的灰白质、脑脊液分割等一系列FreeSurfer处理流程之后,最终获得皮层厚度信息。

双侧颞横上回、双侧前脑岛和双侧后脑岛这六个脑区的皮层厚度值(分左右脑)随之被提取导入到SPSSv.24进行统计分析(见图1)。


图1. AI-1是右侧前脑岛,PI-1是右侧后脑岛,HG-1是右侧Heschl回,AI-2是左侧前脑岛,PI-2是左侧后脑岛,HG-2是左侧Heschl回

结果:
 
人口统计学差异体现在社会教育背景(F(1,41) =15.54, p < 0.001)和英文流利程度(F(1,41)=5.42, p=0.02)。
统计分析结果显示左侧前脑岛皮层厚度显著的影响被试对新词的分辨对比能力(F(6,36)=2.42, p=0.04;t=-2.59, p=0.01; R2=0.28,r=-0.43, p=0.003),也就是说左侧脑岛皮层厚度的减小预示着对词的分辨学习更加成功,相反皮层厚度值越大表明对新词的分辨学习越不成功(见图2)。


图2.皮层厚度和新词分辨学习能力呈现负相关

在揭示了前脑岛皮层厚度可以预测人群对新词的分辨学习能力后,Rodriguez等人又证实了在左侧前脑岛,双语组对新词的分辨学习能力密切相关(F(3,39)=5.13, p=0.004;Beta=-3.1, t=-0.20, p=0.04)。上述的统计分析结果表明:左侧前脑岛皮层厚度的变化能预测个体对新词的辨别学习能力,同时这种相互作用只在双语组中体现,没有在单语组中体现(见图3)。

图3.将皮层厚度和新词的分辨学习能力作为不同语言组(单语组,双语组)的函数,结果显示在双语组中,皮层厚度皮层厚度和新词的分辨学习能力成反比(r=-0.60, p<0.001),单语组没有此关系(r=-0.30, p=0.19)

注释:
 
Rodriguez团队通过皮层厚度计算软件FreeSufer,研究了单语和双语人群对新“语言”的分辨学习能力,结果发现在双语人群中左侧前脑岛的皮层厚度和他们对新词的分辨判断能力存在显著的相关性。这一发现为特定脑区皮层厚度的减小有利于提高相关大脑功能提供了新的证据。同时,也说明了双语人群在特定脑区中,结构和功能上均和单语人群存在差异。
 
推荐原文:
S. M. Rodriguez et al,2018. Anteriorinsular thickness predicts speech sound learning ability in bilinguals.NeuroImage, 165(15), 278-284.