文献：Klaus, J., Schutter, D. J., & Piai, V. (2019). Transient perturbation of the left temporal cortex evokes plasticity‐related reconfiguration of the lexical network. Human Brain Mapping, 41(4), 1061–1071. https://doi.org/10.1002/hbm.24860 论文原文
introduction ¶
语言网络适应干扰但继而发生重组的能力尚未可知。 目前对于语言网络重组的研究是基于左半球损伤的慢性中风领域的研究；这便存在一个问题，“autonomous reorganization” 适应损伤的自主重组已经发生，掩盖掉即时的适应变化过程”immediate adaptation processes” (Klaus 等, 2020, p. 1062)。该领域目前的观点分歧在于，左半球卒中后对侧同源，即右半球区域的募集对语言恢复是适应性还是非适应性“adaptive or maladaptive” (Klaus 等, 2020, p. 1062)。这个问题指的应该是，正常情况下，右半球是否有适应性募集的发生。 并提出一个领域通用系统that domain-general systems，该系统框架有助于补偿focal,domain specific dysfunction。如何补偿：触发整个领域通用系统的上调upregulation，特别包括所谓的MDN，“Multiple Demand Network” (Klaus 等, 2020, p. 1062)。MDN是参与进一般认知能力任务(不包括过度学习的任务)会触发的网络。这里的一般认知能力包括：“inhibition, attentional control, cognitive flexibility, and intelligence, necessitating top-down control” (Klaus 等, 2020, p. 1062)。这个框架(领域通用系统that domain-general systems)的支持证据有：健康/受损大脑个体，他们的前额叶活动与任务难度增加相关联。 基于这样的背景知识，作者提出假设：与语言相关大脑区域的损伤(这里的损伤我认为可能是指受到干扰，无法正常工作)，等同于执行语言任务的难度增加。那么此时领域通用区域应该会激活，以补偿(或部分支持) 行为所需的功能，以最大程度减少外在表现的障碍 。 针对假设提出的方法： 1，通过非侵入性脑刺激抑制方法，例如连续θ突发刺激continuous theta-burst stimulation (cTBS)” (Klaus 等, 2020, p. 1062)，引发局部、短暂的抑制，对于语言网络中的目标皮质节点“a targeted cortical node” (Klaus 等, 2020, p. 1062)，然后就可以观察神经调节过程。 优点：不等同于卒中造成的实际损害；cTBS 导致受限区有空间上的、直接向下调节；而与中风相关的病变通常更为弥漫，并且影响灰质和白质结构；cTBS虽然本质上主要是破坏性的，但是具备削弱和提高被试表现的功能，而大脑结构损伤，例如中风通常只会导致表现下降。所以，cTBS可以作为一种工具，使得健康网络功能失调，以更可控的方式理解行为和神经元水平上的“适应性改变原则“principles of adaptation” (Klaus 等, 2020, p. 1062)”。
2，对于领域通用系统DGS的上升调控的测量，选择EEG；过往研究针对 短暂干扰或者真实病变后 的皮层重组的研究使用的都是功能性磁共振成像。其缺点是对神经元活动是间接测量，且时间分辨率低，以s为单位。综合过往研究，对于左半球语言网络之外观察到的活动，是否与任务相关的语言网络同时发生，还是是在语言网络失败之后出现的。对于这个问题，可以使用电生理方式进行测量，特别是脑电波振荡 ，通过亚秒的时间尺度，可以了解与语言过程相关的大脑区域的动态活动，这样就可以研究干扰发生后发生的即时重组。重点关注α和β波段振荡的功率调制。
对于试验任务的选择： 实验范式：图片命名任务，存在引导句，变量设置为：引导句是否提供受限的语境背景。 流程：引导句挨个词出现，最后一个词呈现为一张图片。 该范式特点是：比起由图片触发的试验，该范式以像对话一样的，更自然的方式从记忆中检索概念和词。另一个优点是：已有几项关于语言产生的，应用于健康或脑损伤被试的电生理试验使用该范式，有较强的可复制的行为和电生理效果，非常适合用于研究 由非侵入性脑刺激引起的潜在调节过程。
实验流程： 开始图片命名任务之前，先进行真实的cTBS刺激和假刺激应用于左侧颞中回——词汇检索的关键区；此处的cTBS提供对目标区域神经兴奋性可控的、局灶性的降低；这既区别于与语言障碍相关的慢性损伤导致的长期重组，cTBS使用后又提供约50min的靶区神经元兴奋性持久抑制。因此，它可以作为研究健康大脑网络中特定区域的短暂下调的代理。 行为研究方面，作者假设，可以观察到：接受真实cTBS刺激的被试，相对于假刺激被试，会出现明显的命名能力下降，此点作为语言网络受干扰的直接标志 不期望观察到：语境效应作为刺激条件的变量而受到调节。因为此前使用相同范式研究脑损伤被试没有发现该点。 重点是： 大脑振荡α和β波段（8–25 Hz）的功率如何调制； 先前使用同样任务范式的实验，观察到患有慢性左颞叶病变的患在完好的右半球有α-β范围内功率下降； 可能原因：1，该振荡模式在左半球损伤后转移到右半球；2，急性局灶性损伤后，病变周围网络被激活以进行响应，急性的皮层适应性被局限于受损侧半球，对于功能的干扰由其他网络节点进行补偿。（病变周围网络响应，但是功能是由完好侧大脑提供的）。
METHODS ¶
被试 ¶
根据前人研究piai et al.,2014，招募16名被试，参与者为右撇子，母语为荷兰语，两名男性，平均年龄 23.0岁，SD=3.7；
排除标准： 癫痫家族史、平均每天使用三种以上酒精饮料、使用精神药物或娱乐性药物、皮肤病、怀孕、严重头部创伤或脑部手术、神经或精神障碍，头部中的大的和/或铁磁性金属部件（除了牙线）、植入的心脏起搏器或神经刺激器。
Materials ¶
使用的范式是前人研究中的：“由语境驱动的图片命名任务”； 200张图片作为目标刺激，每张图片与两个句子相关联，且图片含义表示的单词均为每个句子的最后一个单词。 两个关联句代表的是两种条件： 1，受限的上下文语境：最后出现的图片名称，会因为前文的限制或说提示，而出现概率十分大； 2，不受限的上下文语境：前文的限制很小，所以最后一张图片的答案选择很广，出现特定的这张图片的概率较低。
设计和程序 ¶
测定被试左半球的静息运动阈值“resting motor threshold (RMT)” (Klaus 等, 2020, p. 1063)。 RMT标准评估流程：参与者坐直，将刺激部位对侧的手臂放在大腿上，手掌朝上。线圈最初放置在M1上。通过将线圈向不同方向移动约1cm并逐渐增加TMS强度，可以定位引起可靠拇指抽搐的部位（五分之五）。接下来，强度降低，直到十个连续脉冲中有五个诱发视觉上可识别的抽搐。最后，再次在头皮上移动线圈，并施加单个TMS脉冲，以确保没有超过50%拇指移动标准的额外头皮部位被忽略。如果发现这样的位点，根据50%的标准，TMS强度进一步降低。 使用神经导航精准定位进行cTBS刺激； 紧接着，进行简短练习块，以练习不眨眼情况下阅读句子和命名图片； 正式进入试验，分为8个block，每个block有25trials。 每个trial的流程：如图1
EEG 获得 EEG设备：“32 Ag/AgCl preamplified scalp electrodes (Biosemi, Amsterdam, The Netherlands)” (Klaus 等, 2020, p. 1063) 根据脑10-20系统带帽，采样频率1024Hz； 水平眼电记录：从放置在两只眼睛外眼角上的两个电极记录； 垂直眼电记录：从Fp2和放置在右眼下方的电极记录。
连续θ突发刺激 设备：“Neuronavigated cTBS (Localite, Sankt Augustin, Germany)” (Klaus 等, 2020, p. 1063) 刺激部位：基于与Piai等人（2017）中所有患者显示损伤的区域相对应的MNI坐标。 所有被试的位置和大脑形状被登记及转换为标准大脑，以精确定位目标区域。 被试接收真实和虚假cTBS刺激的顺序被平衡； 真实cTBS过程：40s内：600 biphasic pulses at 50 Hz in trains of three pulses at an interburst interval of 200 ms； 虚假cTBS过程：与真实cTBS相同的方案，但是线圈倾斜90°，在有真实cTBS听觉的情况下，又放置电流进入大脑。 刺激强度：根据既往研究，选择左半球个体RMT“resting motor threshold” (Klaus 等, 2020, p. 1063)的80%。标准cTBS方案选择的强度可以降低运动皮层的兴奋性，但是应用于其他大脑区域，可能会导致更小或更短的效果，因而选择更高的强度来对左颞回发挥调节兴奋性的作用。 平均RMT值为平均刺激器输出（MSO）的58.96%（SD=8.16；平均线圈电流梯度=90 A/us，范围：77–103），对应于47.25%的平均刺激强度（SD=6.56；平均实现线圈电流梯度=72 A/us，范围：61–83）。
RESULTS ¶
1 ， Left MTG perturbation increases errors in context-driven word retrieval左MTG扰动增加了上下文驱动的单词检索中的错误
如图figure2
2 ，Left MTG perturbation modulates prepicture alpha-beta oscillations左MTG受干扰后，调节图片出现前的α-β振荡 （见图3）
对比real cTBS， 与上下文小效应相关的这种显著的cluster消失了p=0.087。cTBS刺激与否和上下文约束与否之间的相互作用在EEG数据中不显著p=0.980。为了跟踪cTBS条件之间的空间差异，我们分别定位了每种条件的上下文效应的神经元来源。
3， Left MTG perturbation causes additional recruitment of left prefrontal regions左MTG扰动导致左前额叶区域的额外募集 如图4
DISCUSSION ¶
本文研究目的：研究对左颞回中段的向下调节，对被试的行为表现和由语境引导的语言产出的时间分辨振荡模式的影响。 结果：在任务之前，用高频cTBS暂时干扰左侧MTG中的活动，有效地干扰了该节点在语义语言生成网络中的贡献。 行为学结果：这转化为整体任务难度的增加，如图片命名错误率的增加。 （图片命名潜伏期显示出与cTBS条件无关的句子上下文的促进作用。）真正的cTBS影响了语言的产生，而不是理解。
在神经元水平上，假刺激复制了先前的发现，即在图像出现之前，左颞叶和顶叶下叶区域的α-β带的功率下降。与之前的文献一致，当在整个频率范围内测试时，这种效应不尊重α和β波段之间的经典边界（讨论见Piai和Zheng，2019）。相反，左侧MTG扰动导致头皮效应减弱，并且在源水平上，左前额叶区域的额外募集与左后活动同时发生。
先前研究表明，任务难度增加与以下脑区活动增强有关：
1，左侧前额叶皮层的腹外侧和背外侧； 2，“the cingulo-opercular network,” (Klaus 等, 2020, p. 1068)扣带回盖网络：包含扣带回皮层的前背侧，额上回，有时还包括额下回后部。 本文实验的任务特性性的脑振荡活动的source-level分析得出的结论与前人研究一致。 表明在面临更高的任务需求时，在与领域通用和领域特异性处理相关的区域（如左额下回）旁边，招募了领域通用控制网络（如左额中回和额上回）。ps：背外侧前额叶包括BA9(后外侧额叶皮层)、10(额极区:上额回和中额回最前侧的部分)、46(上外侧额叶皮层) 通过脑电证明，左前额叶和左后额叶在相同时间尺度上（小于1s）被激活。左前额叶区域也被整合到同一个振荡带中。该发现特别新颖，且对理解网络重构的机制具有重要意义。它提供了，局部干扰后的病灶区周围的同时激活的时间和空间证据。 在真实的cTBS条件下，受刺激区域至额枕下部的附近以及连接左后至前部区域的下纵束可能促进了活动向额部区域的扩散。换句话说，这些连接可能介导了在振荡活动中观察到的额叶区域的整合，增加了同一频带中网络的大小。 本实验中，对左半球进行局灶、短暂性干扰，并没有发现右半球有发挥补偿作用。此结果与左半球有病变的慢性失语症所报道的右半球同位区补偿性激活有差。这表明，在本研究中，对局灶性左半球扰动的急性反应完全被同一半球的病灶周围区域抵消，而不涉及右半球的同位区域。 Piai te al.2015(需要再细看他们的研究，与本文对比)的MEG研究，使用与本文相同的范式，不过他们试验要求健康被试交替命名。他们的试验与本文试验相比，多了额外的任务需求：需要反应是否出现的图片与自己语预期的相同。他们呈现的额外的前额叶皮层活动与本文假刺激组呈现的相当？Roos和piai 将α-β振荡活动局限于左颞叶。综合起来，这些发现提供了进一步的证据，证明左前额叶活动的增加可能与执行控制参与的增加有关。
缺陷：本文“源定位”质量不是最优，因为没有确切电极位置和“源”重建的被试个体单独扫描。因为假刺激条件下，本文观察到的左后皮质的模式与前人研究的相似性，作者对本文试验所得的结果的准确性充满信心。作者认为本次实验缺陷导致的定位误差应当在10-15mm范围内。这个误差指的是与前人研究的区别把。然而本文观测到的前部扩散超出这个范围。即由于干扰词汇语义网络中的一个重要节点而导致的任务需求的增加，会立即触发额外的左前额叶区域的募集，这可能与多重需求网络有关。呼吁未来研究使用更仔细计算的正向模型来复制本文研究。
总结 ¶
左额叶和颞叶区域受干扰后，启动功能网络的自适应，与一般领域和特定领域的词汇语义过程都相关。但是这种自适应调整，无法完全抵消干扰带来的负面结果，仍会出现功能下降，即总体错误率显著下降。总之，这些结果为皮层对正常功能破坏的反应机制提供了新的见解。