揭秘大脑里的语言与注意力
(一）语言和脑
语言是综合运用声音、符号和姿势来进行交流的一整套系统，是人类区别于动物最关键的标志。据估计，全世界约有10000种以上的不同语言，但无论有何种不同，语言都用来最精密地传递人的体验和情感。一般认为，人脑发展起了特殊的语言加工系统，只要存在正常环境此系统在新生儿即存在，他们很快就能学会说话和听懂话。
1.脑内特化的语言区
脑内存在有特定的语言区域是通过对失语的研究而认识到的。经过近一个世纪对失语与脑关系的研究，到1863年，法国神经病学家FaulBroca发表了他的八个病例报告，这些病人都因损伤左半球额叶而产生说话障碍，从而证明了说话中枢位于一侧半球（优势半球)。现代进行的用麻醉一侧半球的实验（Wada程序）也证明多数人的左半球与说话有关。因此，由Broca所发现的与说话相关的左额叶（额下回后部）就称为Broca区。1874年，德国神经病学家Karl Wernicke报告了损伤及左半球，但与Broca区完全不同的脑部也能造成语言障碍，此部位于听皮质和角回之间的颞叶上面皮质，现称为Wernicke区。此区损伤引起的失语与Broca区损伤也颇为不同。
损伤Broca区造成的失语又叫运动失语或不流利失语，表现为说话困难，但却能理解读到或听到的语言。Broca失语的表现好象是找不到合适的词汇，这种能力不足也可称为命名不能。有时，病人的语言呈打电报样，能蹦出一些有意义的词汇（如主语、谓语）而省略了诸如连接词或代词一类的词汇，并常有语法错误和意译错误。患Broca失语的病人一般尚能理解语言，但往往也是针对简单语言。由于Broca区靠近运动皮质的嘴和唇区，因此有理由认为Broca失语主要是语言加工的困难，但病人不能理解复杂问题本身说明事情远非这样简单。
上颞部皮质损伤引起的失语，即Wernicke失语，这种失语主要表现为理解语言困难。病人常常能相对流利地讲话，但是其内容往往没有意义，说话时清晰与含混表现混杂在一起，比Broca失语更为意译不清。Wernicke失语病人听不懂问题或指令，也看不明白所写的文字。由于Wernicke区位于颞上回而靠近听皮质，是髙度分化的声音辨认区域，因此，可以认为此区与储存形成语言的声音记忆有关。声音辨认的缺失自然就不能理解语言，同时，Wernicke区可能还对语言的产生起一定的控制作用。
在观察失语症不久，Wernicke提出了一个脑内语言加工的模型，这一模型后来受 到美国学者Geschwind的补充，形成所谓Wemicke-Geschwind模型。组成这个模型的单元包括Broca区、Wernicke区、连接上述两区的纤维弓状束（arcuate fasciculus)和角回；模型也包括接受和加工语言的皮质感觉区和运动区（图1-13)。我们可以通过对执行两种任务来理解该模型的功能。第一种任务是重复别人的说话：语言的声音进入耳朵听觉系统加工成神经信号，此信号到达听觉皮质，根据模型的组成，文字的声音信号在Wernicke区加工后才能被理解出意义；为了重复出语言，与文字有关的信号从Wer nicke区经弓状束传到Broca 区，变成与语言运动有关的密码，再传到指挥唇、舌、喉等器官运动的相应皮质运动区。第二种任务是朗读课文：文字的形象通过视觉信号到达纹状皮质和髙分化的视皮质，信号加工后传到顶、枕、颞叶交界处的角回，从此经Wernicke区再由弓状束传到Broca区及皮质运动区。从此模型可以理解到Broca失语以及Wernicke失语的本质。由于适宜的神经信号不再能被送人运动皮质，因此，Broca区的损伤会严重影响语言的生成；但是对语言的理解应属正常，这是因为Wernicke区是完好的。相反，Wernicke区的损伤因破坏了声音信号向文字信号转变的部位而造成对 语言理解的严重障碍；由于Broca区并未受损而仍能驱动与说话有关肌肉的活动，有Wernicke失语的人仍有讲话的能力。其次，此模型还能解释另一种在脑卒中时常可看到的所谓传导性失语（conduction aphasia)的机制，即联系Broca区和Wernicke区的弓 状束受到损伤而此两区域本身是完好的。这种病人能说话并能听懂话，但不能重复他人的语言。由于上述优点，Wemicke«Geschwind模型在临床上被广泛应用，然而Wernicke-Geschwind模型与实际情况相比毕竟过于简单。例如，在看书时，神经信号从视皮质到Broca区的路上可以不经过角回；通常遇到的Broca失语和Wernicke失语的严重程度又与损伤范围超过此两区域的多少有关；同时，失语症也受到不属于模型涉及范围的皮质下结构（如丘脑和尾状核）的影响（临床上，单纯切除皮质比起广泛累及皮质和皮质下结构的脑出血来，其对失语程度的影响要小得多）；另外，即使由于一定部位脑损伤（诸如脑出血）造成了失语，往往也能有某种恢复，即其他脑部具有一定代偿作用。因此，过分强调Broca区和Wernicke区在语言功能中的专门作用是片面的。不仅如此，在大多数情况下，失语症患者往往同时具有说话障碍和对语言的理解障碍。所以必须知道，皮质加工语言的机制远比Wemicke-Geschwind模型所提出的要复杂得多。
十分有意思的是，会两种语言的人在失语时的表现颇具特点。如在脑卒中失语时，往往是那种学得最早、说得最流利的语言保留相对更完好一些。这说明，人们在学习第二种语言所使用的神经元可能与学习第一种语言的并不完全相同（尽管肯定有重叠）。
2.分裂脑与语言
前面已经说到，主管语言功能的中枢一般都位于优势半球，因此，研究分裂脑情况下的语言能力表现就有相当重要意义。所谓分裂脑是指因某种原因（主要是为治疗顽固性癫癎）而用手术切断联系左右半球的胼胝体，造成两半球从功能上各自分开的状况。从20世纪50年代开始，美国科学家Roger Sperry及其他学者（如纽约大学的Michael Gazzaniga)通过研究分裂脑对了解左右半球具有不同功能方面做出了重要贡献。在研究中他们观察到，当受试验者（胼胝体已切断）用词语来回答对其所提的问题时，左右半球表现出来的能力很不一样。例如，受试者能毫不困难地说出呈现于其右视野（产生的视信息全部进入左半球）的数字、词汇或图画；同样，他们在看不见的情况下也能用语言描述放在右手里的物件。相反，假如改成置于左视野或左手内（感觉信息全部到右半球），受试者就描述不出来或干脆说什么也没有(尽管明显感受到物件的存在）。这说明多数人与说话有关的中枢确在左半球。然而人们在研究中发现，右脑决非与语言无关。如果让受试者不用说话的形式来对呈现于左视野或左手的物件做出反应，那么，就可以看到右脑能阅读和理解数字、文字和短的词语。实验也证明，右脑能理解较复杂的图片，比起左脑来更能理解三维形态、更能辨别声调的差别。因此，对分裂脑的研究显示出两半球在功能上各自的独立性以及不同的语言能力。也就是说，尽管左脑具有语言优势，右脑在理解语言方面有其独特作用。在具有正常胼胝体联系两侧半球的情况下，两半球在完成语言和其他功能中是紧密协同的。
3.语言与脑的解剖不对称性
有鉴于脑在语言功能上具有左右不对称表现，因此，人们对双侧大脑是否具有解剖 结构的不同表现出很大的兴趣。60年代以后，科学家们通过死后对脑的解剖测量以及 近来用核磁共振成像（MRI)方法研究，首先观察到左右颞叶上面的颞平台（planumtemporale)有很大不同（图1-15)。超过65%的人左边的颞平台大于右侧，体积上有的甚至达到5倍，这一差别与脑的语言功能有关。因而，主司语言功能的优势半球多位于左侧，这与人们多属右利型（习惯用右手为主）看来很吻合，但是，还不能证明两者间存在必然的联系。
4.用脑的电刺激和PET成像法对语言的研究
近代科技的发展使得人们可以摆脱单纯使用脑的病理解剖方法而从活体脑来研究脑 的语言功能，对脑的电刺激和正电子发射断层扫描（PET)即是最常用的两项新技术。前面已经提到过加拿大学者Penfield通过在脑外科手术中用电流刺激皮质不同部位而观察到不同的表现。在对语言定位的研究中，他看到了三种情况：发声、抑制说话和类似失语症的说话困难。
刺激管理嘴和唇的运动皮质区域立即引起说话抑制，这可能由于肌肉的活动造成嘴的扭曲或紧闭下颌所致；刺激运动皮质偶尔也引起喊叫或节律性发声；但引起这种反应并不局限于某一侧运动皮质。此外，Penfield还在左侧优势半球发现了三处影响说话的地方，其中之一相当于Broca区。刺激此区能引起正在说话的人停止说话（强刺激）或小声说话（弱刺激）；有人在刺激后不能对以前熟识的东西命名或说出错字。另外两个区域位于后顶叶和颞叶，波及弓状束和Wernicke区的解剖部位。刺激此区可引起说话混乱、含糊或抑制。可以看出，电刺激对语言的影响有点类似于失语症时的反应。但电刺激效应随刺激周围皮质区不同或个体不同而有很大差异。这些都进一步说明脑的语言机制远比Wemicke-Geschwind模型要复杂得多，涉及的皮质区域也广泛得多。
语言加工过程可以从PET成像中反映出来。由于不同脑部的功能活动水平可以从 通过这一部分的局部血流在PET影像上反映出来，因此，人们用PET成像来观察脑对字词的反应和加工语言时的不同功能状况。从PET影像上可以看到，当受试者看见或听见对其呈现的文字时，他们脑的活动主要集中在纹状皮质、外纹状皮质或初级、次级听皮质；但是，如果给予受试者的视、听刺激与文字无关，则外纹状皮质和次级听皮质不表现明显的活动，因此，可以认为此两部分主管对文字的视、听反应。必须指出的是，给予文字的视刺激并不引起角回和Wernicke区的活动，这点与Wernicke- Geschwind模型设计者的想法是不同的。
也用PET研究了重复别人语言的试验。受试者通过视或听来辨认和重复（加工）语言，因而在PET图像上应表现出与分辨有关的成分和与语言加工有关的成分。经过处理后，发现说话时高水平活动见于初级运动皮质和补充运动区；靠近大脑外侧裂的 Broca区的血流也有增加，但在PET图像中是双侧的，而且即使仅动嘴、舌不发声也能引起活动，原因还难于解释。
如果令受试者进行名词与动词相关联的语言活动（如受试者可对呈现的“蛋糕”一 词回答“吃”），在PET图像上除去以往说话引起的表现，可见脑的活动集中在左额下区、前扣带回和后颞叶。看来其中额叶和颞叶的活动与语言活动有关，而扣带回的活动 可能与注意有关。
PET的研究结果在证实从失语症研究所得到的对脑语言功能认识的基础上，进一步揭示了脑对语言加工机制比把语言功能限于Broca区和Wernicke区的认识要复杂得多。
(二）注意力
我们都有在杂乱的人群中专心地只同一个人谈心的体验，这就是注意力的表现，而 鉴别同时出现的信息来源的活动就是选择性注意。注意力也在其他感觉模式中得以发挥，如在视觉系统中，靠注意力我们才能在视野中看到某件东西；不仅如此，当你专心读书时你就听不见窗外的声音，说明注意能干扰别的感觉。也就是说，人脑能从同时进入脑的各种感觉信息中选出所需要信息的能力。
注意力对行为的作用后果可以通过一些特殊设计的试验测量出来，这些效果包括:注意能促使人发觉、探测事物，这大概能解释为什么只要我们注意就能在嘈杂的人群中同一个人交谈。此外，注意能加快感受事物的速度或反应速度。相反，注意力发生障碍 就会出现所谓的疏忽综合征（neglect syndrome),表现为忽视人、遗漏东西，甚至自己 身体的某一部分。这种疏忽综合征常常是单侧的，如果不是直接看到，病人甚至不相信世界（包括自己）还有另一半，故出现诸如刮一半的脸、刷一半牙、穿半身衣、吃半盘饭的表现。此症常见于右侧后顶叶皮质损伤，也有报告说右侧前额皮质、扣带皮质和其他部位皮质损伤亦可引起这种表现。人们普遍认为，后顶叶皮质负责注意超出个人空间之外不同位置的事物，而疏忽综合征就是失去转移注意的能力。还不清楚为什么病变多见于右半球，鉴于左右半球功能的不对称性，即右半球更理解空间关系，因此，病人表现为更多丧失空间感觉是合乎逻辑的。
当人在注意某一事物时，其脑内有何活动？对此，在PET影像上也有所反映。观察表明，在分辨不同特性的刺激时，脑的不同部位有活动增强的表现。例如，当注意分辨颜色和形状时，腹内侧枕叶皮质表现活动，但此部不受对速度注意的影响。与此不 同，顶叶只对运动的注意起反应而对其他种注意不起作用。许多与视觉相关的皮质区， 如％、V2和MT (V5)对各种注意均不起反应；对注意颜色、形状起积极反应的视皮 质区是V4和IT，也有的在颞叶视区；对运动注意起反应的区域靠近MT区。PET研究提示，大量皮质区都涉及注意功能，特别是视觉区中更分化的部分，同时也与注意的对象有关。
对后顶叶皮质神经元进行电记录也证实此部对注意处于视野内一定位置的事物起反应，这可进一步引起眼睛对该事物的扫视。类似的试验也在视皮质的V4区内做过。
在实验中也看到，丘脑枕核（pulvinar nucleus)对注意有控制和引导作用。丘脑枕核与大脑枕叶、顶叶和颞叶的视觉皮质有广泛的纤维联系，这提示枕核对皮质的广泛区域能起调节作用。临床上，人的丘脑枕损伤可造成对损伤对侧呈现的事物缺少注意力。在用猴子进行的动物实验中，将递质GABA的抑制剂注人一侧丘脑枕，即可引起猴子对于视野对侧的刺激失去注意，就像人的丘脑枕损伤表现一样。有意思的是，当向猴丘脑枕注人GABA的协同剂时，会促进猴向对侧转移注意力。然而，损伤上丘和后顶皮 质也能造成类似枕核损伤的症状，双侧损伤枕核反倒不造成明显的注意障碍，因此，枕核在引导注意功能方面的作用还不是很明确，其作用并不比对上丘和后顶叶皮质在注意功能中的作用了解更多。很可能这些区域共同对注意的控制起作用而不存在唯一的控制注意活动的中枢。
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