第十章 大脑功能的偏侧化

1第十章大脑功能的偏侧化南京中医药大学张小聪neuropsychology2第一节概述第二节大脑半球结构的差异第三节大脑半球的功能分工与协作第四节影响大脑半球功能偏侧化的因素第五节大脑功能偏侧化的研究neuropsychology3第一节概述大脑功能的偏侧化：大脑两半球在功能上有一定的分工，存在专门化（specialization）或不对称（asymmetry）的现象。大脑左半球受损会导致失语症，而右半球受损似乎没有影响。右半球损伤的患者完成空间操作任务（如拼图、搭积木等）的成绩较差，而且还可能丧失音乐能力。neuropsychology4第二节大脑半球结构的差异一、解剖结构的不对称性大脑右半球比左半球更向前突起，而左半球比右半球更向后延伸。右侧额叶通常比左侧额叶宽，而左侧枕叶比右侧枕叶更宽。右半球的外侧裂明显向上卷曲，而左半球的外侧裂则相对较平。左半球颞平面的面积比右半球的大十倍以上。左侧Broca语言区的体积也比右半球的大。neuropsychology5图10-1脑结构底面观的MRI图，展示大脑两半球总体解剖结构的差异（F表示额叶，O表示枕叶）。（引自Toga&Thompson，2003）neuropsychology6二、细胞水平的不对称性高级树突分支（远离树突主体的较细小的分支）在左半球语言区（包括Broca区）比右半球对应脑区更大。但是，低级树突在右半球则更长。在左侧威尔尼克区，神经皮质柱与柱之间的距离比右侧大，可能是为了适应柱之间神经纤维的额外链接。左侧初级听皮层的皮质柱上单个细胞有较长的树突，可能是为了与更远皮质柱建立新的神经联系。neuropsychology7三、神经递质的不对称性大脑左半球更善于加工依赖多巴胺的任务，右半球更善于加工依赖去甲肾上腺素的任务。尸检报告显示，左侧苍白球的多巴胺水平更高。PET研究也表明，左侧基底神经节中的多巴胺水平更高，右侧腹外侧核中的去甲肾上腺素能神经元比左侧更多neuropsychology8第三节大脑半球的功能分工与协作一、大脑左右半球的功能分工（一）加工任务的大脑半球偏侧化功能左半球右半球听觉语言性声音环境声音及音乐语言听说读写视觉字母及单词识别复杂图形及脸孔识别运动复杂性随意运动运动模式的空间组织空间和数学能力数学能力几何学、方向感和心理旋转neuropsychology9（二）信息加工方式的大脑半球偏侧化左右半球在信息加工上存在风格的差异。左半球加工信息的方式被描述为序列性、分析性和逻辑的；右半球加工信息的方式被描述为平行的、整体性的和直觉性的。研究者还发现大脑两半球在信息表征方面存在差异。例如，在知觉表征领域，Sergent（1982）主张左半球处理视觉刺激的局部性质时占优势，右半球在处理整体性质时占优势。neuropsychology10二、大脑左右半球的功能协作大脑左右半球虽然存在功能偏侧化的倾向，但是两者是相互协作的。大量研究证实，大脑半球功能偏侧化只是与另一侧半球进行协同活动的基础。对于认知活动而言，偏侧化的功能优势只能在某些特定条件下才有绝对意义。neuropsychology11大脑左右半球协作的模式至少有两种形式：互补协作：是指一侧半球对另一侧半球的功能起促进作用。互扰协作：是指一侧半球对另一侧半球功能起消极作用。neuropsychology12第四节影响大脑半球功能偏侧化的因素一、生物学因素（一）基因（二）性别研究表明男性和女性在大脑半球结构和功能的不对称性上存在的差异。男性的半球功能偏侧化总体比女性更加显著。（三）利手Rasmussen和Milner（1977）进行的瓦达测试表明，在右利手的人群中，左半球为语言优势半球的比例达到96%；在左利手的人群中,语言优势半球偏于左半球的也高达70%，其他定位于双侧或右侧。neuropsychology13二、学习和认知方式（三）学习来自动物研究的资料表明，后天环境和学习可以影响脑的发育和神经元的成长，进而导致了两半球不同的神经变化。（四）认知方式认知方式是个体受遗传因素、后天社会化和环境因素共同影响的结果。现实生活中，每个人都有偏好的认知方式。心理学家Ornstein（1977）认为,两侧大脑半球在信息加工方式上存在的差异，正好与二元论哲学相一致。neuropsychology14第五节大脑功能偏侧化的研究一、割裂脑研究胼胝体是联结大脑两半球的神经纤维束。胼胝体切断之后，大脑两半球互相独立处理信息，彼此对对侧半球的活动一无所知，因此被称作割裂脑。对割裂脑的研究始于斯佩里在20世纪60年代的研究。虽然他们研究过的患者数量不多，但是大脑的特殊解剖条件和精确的神经心理学实验方法，为探讨大脑功能偏侧化效应提供了有力的证据。neuropsychology15斯佩里和他的学生Levy对割裂脑患者的视觉、听觉、语言、图形知觉、视空间功能等进行了大量开创性的研究。研究表明，裂脑人在语言、视空间加工、注意、知觉、复杂认知等方面均存在半球功能偏侧化的现象。例如，通过半视野速示技术向割裂脑患者左、右视野分别呈现词语，结果表明病人对呈现在左视野（右半球）的刺激不能读和写，但可以做出非语言的反应（比如用手指出与之匹配的物品）；但是病人对出现在右视野（左半球）的刺激能够完成读和写的反应。neuropsychology16二、单侧半球损伤病人的研究单侧半球损伤研究的基本思想是，比较当脑损伤被限制在一侧半球时病人的表现，从而确定半球功能的偏侧化效应。1861年，法国神经外科医生Broca发现大脑左半球额下回病变的病人表现出语言表达障碍。1874年，德国神经学家Wernicke发现左半球颞上回病变导致病人口语流利，但对语言理解存在困难。这些临床上发现的大脑单侧半球损伤的病例，为解释言语功能的神经机制提供了有力的证据。neuropsychology17单侧半球损伤在检验单侧效应时，需要遵循双分离的原则。例如，右侧半球顶叶损伤严重破坏了空间任务的成绩，但左侧半球同样位置的损伤没有造成同样的结果，则可以推断右半球是空间加工任务的优势半球。neuropsychology18三、瓦达技术的研究瓦达技术主要通过对患者颈内动脉注射麻醉剂——异戊巴比妥钠，注入脑半球颈内动脉后能暂时停止脑半球的功能。通过瓦达技术，可以在一侧脑半球完全停止运作时，研究对侧半球的认知功能，进而比较大脑半球功能偏侧化效应。neuropsychology19通过瓦达技术可以确定语言功能的优势半球。如果语言功能的优势半球被麻醉，则被试会表现出语言障碍，丧失语言功能。但如果麻醉的不是语言功能的优势半球，则被试没有上述表现。但是瓦达技术麻醉的时间比较短，而且会产生偏瘫和偏盲等暂时副作用，因此对研究对象具有一定创伤性。neuropsychology20四、正常人的实验研究1.半视野速示技术半视野速示技术是检查人脑两半球视知觉加工机能偏侧现象的重要方法之一。半视野速示技术的原理在于，人类视觉神经传导通路的半交叉特性，即来自左右眼球视网膜鼻侧的神经纤维在视交叉处交叉后投射至对侧大脑半球枕叶视觉中枢，而两眼球颞侧的纤维不交叉即传至同侧大脑半球视觉中枢。neuropsychology21视觉通路交叉投射示意图neuropsychology22半视野速示技术在要求被试两眼凝视视野中心点的同时,用速示仪器短暂地向被试的半边视野(有时连同中间视野)呈现刺激。来自一侧视野的视觉刺激均可以直接到达被试的对侧大脑半球，满足半边视野与大脑半球间的“交叉投射”关系。研究者根据被试在不同视野条件下完成实验任务的结果，比较左右脑接受信息的效能和准确度，判断不同半球认知功能的特点。研究表明，左脑在接受语言材料方面存在优势，而右脑在刺激的定位、角度、深度的知觉方面存在优势。neuropsychology232.双耳分听的研究双耳分听技术由Broadbent于1954年提出，由Kimura于20世纪70年代在加拿大蒙特利尔神经病学研究所引入。该技术要求被试两只耳朵同时分别听两组信息，然后要求被试对听到的信息进行重复。结果表明，语言功能偏侧于左脑的被试，在双听语言材料时会快速而准确地报告右耳的信息，这种现象称为右耳优势；只有少部分被试聆听言语材料时出现左耳优势。neuropsychology24双耳分听的方法的局限在于，人类前庭蜗神经纤维有30%不经过交叉进入同侧半球（并非完全对侧投射），这增加了分析实验结果的难度。因此，双耳分听技术的精确度低，但相对简单安全。neuropsychology253.脑电研究脑电研究显示，在说各种字母时，左侧颞叶的脑电发生特征性变化，而右侧颞叶没有这种特异性变化，说明左侧颞叶负责语言选择的功能（Schafer，1967）。4.神经影像研究功能磁共振成像技术（fMRI）和正电子发射断层扫描技术（PET）被大量运用到对大脑功能偏侧化的研究中。26Theend!