布洛卡区损伤不影响中风后的长期言语功能

文献：Gajardo-Vidal, A., Lorca-Puls, D. L., Team, P., Warner, H., Pshdary, B., Crinion, J. T., Ralph, M. a. L., Hope, T. A., Geva, S., Seghier, M. L., Green, D., Bowman, H., & Price, C. J. (2021e). Damage to Broca’s area does not contribute to long-term speech production outcome after stroke. Brain, 144(3), 817–832. https://doi.org/10.1093/brain/awaa460 论文原文

临床语语学和行为神经学一直受到保罗·布罗卡的发现的影响，他发现患有严重和持续性语言产生障碍的中风幸存者的左额叶第三脑回有损伤。从那时起，大脑的这部分就被称为布洛卡区。Brock区通常被定义为包围左额下回后半部分的Brodmann区(BA) 44和45区。但Paul Broca未对此进行解剖研究，无法确定此类患者皮层下病变的确切范围，他的描述集中在能看到的病变部分(主要在皮层水平)，而没有评估邻近损伤的潜在后果。直到2007年，一项MRI研究揭示了Broca的两个著名病例(Broca, 1861a, b)所引起的病变的全部范围，显示了多个皮层下灰质和白质区域的损伤(Dronkers等人，2007)。 很多先前的研究结果表明，布罗卡区及其周围区域的损伤可能解释了左额叶中风患者持续的言语产生障碍。而另一种假设是持续性言语产生障碍可能是相邻区域受损的结果，与布洛卡区病变状态无关。 本研究测试了这些相互矛盾的假设，通过调查中风幸存者的言语产生障碍是否更严重，但很难确定病变部位的哪一部分驱动了所观察到的行为效应。本研究用两种方法来解决此问题。首先，本研究中的中风幸存者，他们(1)都有左额叶损伤;(2)对布罗卡地区和周边地区的破坏程度不同;(3)保留了外侧下顶叶和颞上联合皮质的后言语产生区。其次在对结构损伤(即每个区域损伤的百分比)和言语产生能力(即言语产生评分)的连续测量上，研究者对具有不同病变部位的小组患者进行了一系列的事后组比较。 本研究关注以下三条纤维通路:(1)连接后下额皮层和顶叶-颞皮层的(aAF)弓状束的前段(也称为上纵束的第三分支或SLF III)，(2)连接内侧和外侧眶额皮层与颞叶前部的钩状束;(3)连接额叶后下皮层与补充/前补充运动区;此外，还选取了6个灰质区域:BA44和BA45 (Broca区不同部位)、腹侧前运动皮层(vPMC)、初级运动皮层(M1)、上中央岛叶和壳核。在先前的损伤研究中，这些白质/灰质区域的损伤与语言产生障碍有关。见图1，图2

图1

图2

从预测语言预后和卒中后恢复(PLORAS)数据库中选择有以左额叶为中心的单侧损伤(包括皮层下灰质/白质结构)的缺血性或出血性卒中患者。且对每位患者的t1加权全脑图像进行A.G-V和D.L.L-P目视检查，以排除病变描述的不准确性，病变延伸至后言语产生区(位于侧下顶叶和颞上联合皮质)的患者被排除在所选样本之外。 纳入标准为:年龄在18岁以上;无神经或精神疾病史(中风除外);以英语为母语;病前右利手;中风后至少3个月(以便有足够时间自发进行功能重组);中风发作＜10年(以控制与认知能力下降相关的长期变化)。 134名年龄在31岁至87岁(平均年龄= 60岁)的左半球卒中患者符合以上标准。

所有纳入PLORAS数据库的患者均采用综合失语症测试(CAT)。在构成CAT的27个子测试中，研究者选择了语音图片描述任务作为我们语音产生能力的行为指数，目的是通过在与现实场景中更接近的环境中评估连接语音产生。对每位患者进行CAT语音图片描述任务，并根据评估手册中描述的标准化程序对语音反应进行评分。首先，向参与者展示一张描绘复杂场景的图片，并要求他们在一分钟内口头描述正在发生的事情。如果病人忽略了图片的某些区域，测试者需要给予适当提示。根据各种属性对连接的语音样本进行评分:适当携带单词的信息总数(即在适当的上下文中传达准确含义并被正确生成的单词)减去不适当携带单词的信息总数(即被错误选择和/或生成的信息运载单词)，加上语法多样性(以0-6为标准)，语法良好性(以0-6为标准)和语音生成速度(以0-3为标准)。总和分数被转换成t分数。T- 460分构成受损范围。

使用四种不同的研究专用MRI扫描仪来获取结构图像:3例患者在3t Prisma扫描仪上成像，78例在3t Trio扫描仪上成像，30例在1.5 T Sonata扫描仪上成像，23例在1.5 T Avanto扫描仪上成像。

为了研究患者之间语言产生能力的差异是否由布洛卡区、周围大脑区域或两者的损伤程度显著解释，对数据应用了一系列多元回归模型(n = 134)。使用多元回归诊断统计数据和图(Field, 2018)，确定本研究的数据符合多元回归的所有核心假设。分析在IBM SPSS Statistics for Windows, Version 22.0中进行，相关系数的比较通过Fisher r-to-z变换实现。 在模型1中，测试了BA44和BA45的损伤程度对言语产生障碍的解释程度。两个感兴趣的回归因子是BA44和BA45的损伤负荷。结果变量为语音图片描述(语音生成)得分。 在模型2中，排除BA45，并将剩余的7个感兴趣的区域(vPMC, M1，上中央岛岛，壳核，aAF，钩状束和额斜束)加入回归。BA45的损伤负荷被排除在外，因为模型1表明它不是一个显著的预测因子。 在模型3中，分析局限于两个回归因子:BA44和aAF的病变负荷，因为aAF是模型2中唯一显著的解剖学预测因子。为了检验BA44损伤对语音生成能力的影响是否呈非线性，模型3第一版(即模型3a)中加入了二次项(即表明BA44损伤程度越大，对语音生成能力的不利影响越大的曲线关系)。相比之下，模型3的第二个版本(即模型3b)包含了一个相互作用项，以测试BA44损伤对语音产生能力的影响可能被aAF损伤的程度所调节。为了测试BA44的背侧(dBA44)和腹侧(vBA44)成分是否对语音产生有不同的贡献，将BA44替换为:模型3c中的dBA44;或模型3d中的vBA44。 在模型4中，在基于回归的中介分析中，aAF的病变负荷与BA45(模型4a)、BA44(模型4b)、vPMC(模型4c)或M1(模型4d)配对。借此能够估计左后额叶下皮层不同部分的损伤对语言产生评分的影响程度，这是由潜在白质的共同发生损伤来解释的。

模型一：BA44而非BA45的病变负荷显著预测语音生成评分(图3)。

图3

此双区域模型只占语音生成评分变异的一小部分。由于BA45的损伤负荷对语音产生评分的预测额外高于BA44，因此从模型2中排除。 模型2和模型3:左额叶其他区域损伤的影响 当考虑到布洛卡区邻近区域损伤的影响时，BA44的损伤负荷不再解释言语产生评分(P = 0.567)。在模型2中纳入的所有8个解剖学预测因子中，只有aAF的病变负荷达到统计学意义(P = 0.008)。当控制aAF损伤(即模型3a)时，没有任何迹象表明BA44损伤与语音产生能力之间存在非线性关系。也没有任何证据表明BA44损伤对语音产生能力的影响被共存的aAF损伤的程度(即模型3b)所调节。将BA44分离为背侧和腹侧后，这些结果没有变化(即模型3c和模型3d)。 模型4:损伤对aAF的重要性 基于回归的中介分析显示，当单独考虑时(即仅考虑一个回归因子)，左后下额皮质的每个区(BA45、BA44、vPMC或M1)的损伤负荷对语音产生评分的预测有显著贡献(见图4)。然而，当与aAF的损伤负荷配对时，这些左额叶后下皮层区域不再具有统计学意义(见图4)。这四项分析显示，BA45、BA44、vPMC或M1损伤对言语产生的影响有＞70%是由同时发生的aAF损伤介导的。此外，研究发现aAF损伤与BA44损伤同时发生的明显多于BA45损伤。见表4底部一行。BA44损伤后并发aAF损伤比BA45损伤更大，这解释了第一个回归分析(即BA45损伤后并发aAF损伤)的结果。

图4

保罗·布罗卡开创性的研究发现，持续性语言产生障碍与左额叶第三回(即额下回，尤其是后半回)的损伤有关。然而，在Paul Broca的两例病例中观察到的病变部位涉及邻近左侧额后下回的其他皮层和皮层下区域，包括BA44和BA45下方的白质，这与其他发现一起得出结论，长期语言产生障碍是Broca区及其周围皮层和皮层下区域同时发生损伤的结果。 本研究结果表明，BA44和BA45的损伤不会导致左额叶中风后的长期语言产生障碍。此结果不仅挑战了长期以来确立的布罗卡区损伤与持续性语言产生障碍之间的联系，还表明:在今后的左额叶功能损伤研究中，应控制并发aAF损伤的程度；在控制aAF损伤后，应重新评估布洛卡区损伤与短期言语产生障碍的关系。

这些中风幸存者的损伤有:布洛卡区(即BA44和BA45)周围区域幸免，周围区域幸免于布洛卡区，或布洛卡区和周围区域都幸免于布洛卡区。