中风后人群中至少有三分之一的人会患上语言障碍，或失语症。其中，一些受影响的个体会自发地恢复部分语言功能。尽管越来越多的研究针对该人群，但我们对这种恢复的发生方式和发生原因的理解是非常有限的。本文提出了现有的关于中风后语言恢复的假设，该假设可以从两个基本原则出来：第一个原则是大脑的简并性，它表明不同的神经网络能够适应其他脑区的损伤来执行相似的认知功能，这将使大脑能够补偿任何单个网络的损伤。第二个原则是神经功能的可替代性，即在大脑的神经网络内部或神经网络之间为了节省能量的消耗而保留了部分神经元不参与标准需求下的功能使用，但可以在某些情况发生后被使用，以此来代替标准需求的神经网络中受损的部分。这两个原则并不是相互排斥的，并且可能涉及到两个半球的神经网络。大多数现有的假设都是描述性的，缺乏明确的机制解释或具体的实验证据。因此，对语言恢复的更好的神经计算和机制的理解可以为新的治疗干预的研究提供信息。本文对我们理解卒中后失语症中自然恢复的病人的神经机制提供了有效的理解路径和框架，对于可塑性变化的生理性原因和系统性原因提出了可用的方案。本文发表在nature reviews neurology杂志（可添加微信号siyingyxf或18983979082获取原文）。注释：作者在文中使用了“简并性”（Degeneracy）这个词来解释为什么大脑的可塑性变化可以对那些由于结构受损或功能受损导致的人类行为障碍和精神障碍的康复起到一定程度的作用，可塑性是理解人脑的一个重要研究命题，指的是人脑的不同区域虽然倾向于对特定功能进行加工，但在某些脑区受损或者功能障碍后，其他脑区会通过代偿方法来进行适应性的补偿或者某个脑区由于输入通路的受损，其原本功能偏向于其他功能的加工，如聋人的听觉通道受损引起的聋人听觉皮层的可塑性再变化。作者认为，可塑性之所以能够帮助功能受损或结构受损区域实现部分功能的恢复，是因为大脑所支持的人类行为是由不同的结构通路或功能通路产生相同的结果或功能来实现的，虽然个别通路的受损可能引起该通路支持的特定行为的受损，但是其他的通路可以通过一般性支持来实现类似的行为。我们把文中的variable neuro-displacement翻译为神经功能的可变性，作者这里的表述的意思是特异于某种功能的脑区或者神经网络是可以通过功能替代性来帮助语言系统的康复的，并且这种替代性是高度可变和灵活的。
失语症是指在许多急性进行性神经系统疾病或神经外科手术后出现的获得性语言接受和表达障碍的集合，但最常见于左侧大脑中动脉卒中后病人。卒中后失语症是高度异质性的，经典的分类亚型定义包括Broca失语症（一般认为是运动性失语症，可以理解，但无法正常表达），包括不流利、失忆性表达缺陷，或Wernicke失语症（定义为表达和接受的语言障碍，对语言的理解能力低下，也被称为感觉性失语症）。近年来，失语症的分级多维变异已经被大量描述，反映出不同的语言障碍高度交互的特点，例如，音韵、语义、言语流畅性和受影响个体的执行技能在不同的失语症类型都有不同程度的表现。全球每年报告的新中风病例超过1000万例，受影响的人中至少有三分之一将出现失语症症状。失语症增加了中风患者急性和慢性护理的大量费用，是中风后功能依赖和死亡的独立预测因子。（注，对失语症了解不多但想有个大概且全面的了解的，推荐阅读丁香园的这篇文章：http://neuro.dxy.cn/article/525110）许多中风后失语症患者表现出一些语言功能的自发恢复。不同病人的康复程度不同，好转的速度随着时间的延长而减慢。经典的观点是，中风后6到9个月内语言功能会达到平稳期;但有些小的变化(积极的和消极的)也可能会在后期发生。在恢复期，失语症的亚型和严重程度都会随着时间的推移而改变;例如，个体可能从Wernicke失语症发展到传导性失语症，再到命名性失语症，然后恢复，尽管恢复的个体可能仍有轻微的残障，并且可以被更敏感的评估检测到，但是这些能够得到回复的失语症病人可以极大的减少他们在后期护理中的经济负担并提高生活质量。然而，至少有一半的失语症患者的失语症状持续到慢性期，且不会自愈。因此，我们需要揭示失语症恢复的认知和神经机制基础，以便建立药物、言语和语言治疗(SLT)或非侵入性脑刺激(NIBS)干预之间的有效路径，最大限度地实现自发恢复。到目前为止，失语症恢复机制的理论倾向于对相关区域的解剖学描述，而不是通过计算或数学实现的解释。在本文中，研究者认为现有的失语症康复理论可以合并为两个原则：简并性和神经功能的可替代性。本文概述了一些用于测量语言表现及其神经基础的当代方法，以及语言网络的改变如何支持失语症恢复所需要的健康语言处理的概念和计算模型。在这一背景下，详细讨论了失语症恢复机制的现有理论。对于每一个理论，作者们强调支持的经验证据，并描述任何相关的计算模型的实现。最后总结了未来治疗干预研究的关键环节。在理解恢复型失语症的神经机制的过程中，两种主要类型的证据是：行为数据和神经成像数据。对这两类数据的收集分析已经很大程度上推进了我们对失语症恢复的认知和神经机制的理解。语言的行为评估，以及近年来的非语言认知能力评估测试的发展，极大地促进了我们对失语症恢复的认知基础的理解。大多数大规模研究使用的是横断面数据，这并不能说明参与者的发病前或急性状态。然而，一些在因果联系上具有挑战性的纵向调查现已发表。自19世纪Broca、Wernicke及其同时代人的经典研究以来，用于研究失语症的行为评估类型也已经取得了发展，从早期对失语症亚型的分类到今天对特定语言活动的有针对性的评估。语言表现的纵向变化为恢复的认知基础提供了关键的见解;例如，理解能力的提高意味着语义系统的恢复，而不是语音或运动系统的恢复。将这些行为特征与神经成像相结合，可以为初步损伤的神经基础和恢复能力提供线索。神经成像(例如，MRI、脑磁图、EEG和PET)现在可以用于提取结构、功能和连通性数据。每种类型的神经成像都有其固有的优点和缺点，可以通过采用多模态成像方法加以克服。但这些数据都从不同的方面对我们理解失语症恢复带来了大量来自脑的证据。在我们考虑语言系统如何改变以支持失语症的康复之前，我们需要了解健康的语言功能及其神经基础。对健康语言功能的完整概述超出了本文的讨论范围，但是本节将考虑一些关键点。语言并不是一种单一的神经认知功能:语言活动是多种多样的，包括理解、说、读、写和重复，并且由跨分布和相互连接的大脑区域的多种认知计算和表征所支持。不同类型的失语症反映了这些大脑区域及其相互连接的不同损伤模式。因此，失语症的恢复必须反映大脑剩余区域的变化，包括它们的连接以及它们所支持的认知计算或表征模式。在语言加工的经典概念模型中，不同类型的失语症被认为反映了输入区(后区)(接受性失语症)、输出区(前区)(表达性失语症)或两者之间的联系(传导性失语症)。从最初提出的布洛卡-韦尼克模型认为到当代的语言处理模型，基本假设是至少有两个主要的神经通路支持了语言功能(图1a)。背侧语言通路包括额颞之间的连接、顶叶和运动区域,通过弓状束和上纵束连接。这一途径与语音结构的提取和产生有关(即语音处理，它对重复和产生语音很重要)。腹侧语言通路则通过多个神经束连接前颞叶和额下区域。这一通路对意义的转换至关重要，对理解和语义驱动的言语也很重要。双通路模型得到了功能核磁共振(fMRI)、PET(正负电子断层成像)、计算机建模和病变症状图谱的支持，想进一步了解双通路模型，点击思影科技以往的推文（可添加微信号siyingyxf或18983979082获取原文）：Nature子刊：语言、心智和脑 来自结构成像的证据表明，失语症的类型反映了个体通路的损伤程度;例如，传导性失语症伴随着背侧通路的损伤，而经皮质感觉性失语症伴随着腹侧通路的损伤。健康人群的语言处理与失语症的恢复有关的几个方面仍然没有被完全理解。首先，尚不清楚语言特异性神经计算是单方面的、双边的还是不对称的，也不清楚每个半球的神经通路在组织结构上是否不同。患者资料显示，由于慢性失语症与左半球病变密切相关，因此左半球语言优势明显。然而，背侧和腹侧语言理解通路是双侧的，虽然以左侧为主，且背侧通路比腹侧通路更偏向左侧，但右半球的损伤或功能失活也会导致语言障碍。此外，功能神经成像经常显示在健康个体在理解任务和产出任务中有双侧激活。在不同的语言活动中，激活的侧化似乎是不同的，命题性言语比非命题性言语、重复、命名或理解更具有左脑优势，所有这些都与双侧激活可靠地相关。了解正常大脑功能中不同语言活动的侧化差异的基础，是解释失语症恢复的基础。其次，几乎所有的右撇子和超过90%的左撇子都表现出双侧的激活。这一发现表明，在99%的人群中，利手性在决定语言的半球专业化方面所起的作用极小，这一点可以具体看思影科技的推文（可添加微信号siyingyxf或18983979082获取原文）：The Neuroscientist：利手与白质连接的关系 第三，虽然研究经常将左半球语言系统视为一个单一的实体，但右半球似乎有可能同样包含多个语言通路，并且组织形式类似于占主导地位的左半球，尽管这些通路的组成尚不清楚。最后，人们越来越认识到，健康和受损的语言活动不仅由语言特有网络支持，也由非语言网络支持，包括领域通用的多需求的执行网络(图1a)。阐明这些非语言网络在语言处理中的作用，对于理解失语症的恢复至关重要，因为这些网络的活动变化，以及它们之间的功能连接也会影响到语言的产出和理解。急性期(中风后的几天)失语症的恢复可以反映暂时性神经功能失调过程的生物学变化的逆转。关键语言区的再灌注（再灌注治疗是通过溶栓药物、介入治疗或手术治疗，使完全闭塞的血管重新开通，缺血组织获得再灌注的方法，是介入治疗的重要方法）与脑卒中后最初几天失语症的快速解决有关。中风引起的复杂炎症反应会抑制神经功能，在大约1周后达到峰值，然后才消失。这些临时功能抑制的例子可以在计算模型中模拟，通过临时调整参数来产生性能受损，例如，通过临时添加噪声或减少激活，最后再逆转这种调整。事实上，这种方法已经被采用在一个语言产生的计算模型中，结果表明它能够通过调节控制激活传播的参数来产生健康和失语表现之间的差异。
图1 语言计算实现的双通路模型
注释：a.在语言处理的双语言通路模型中，背侧语言通路(红色)连接颞上区听觉皮层、顶叶下皮层(SMG)、运动前皮层(PMC)和额下回(pIFG)，参与语音处理。腹侧语言通路(绿色)连接听觉皮层、腹侧前颞叶(vATL)语义中枢和额下回(aIFG)，并辅助语义处理。这两种语言通路与跨多个领域执行要求较高的任务的区域相互作用;这个执行网络(蓝色)包括两个半球的背外侧前额叶皮层(DLPFC)和顶内沟(IPS)，以及岛叶前部、背侧前扣带皮层和额叶内侧上皮层(图中未显示)。模型不同部位的损伤会产生不同的失语症亚型。 b.在模拟的背侧语言通路(红叉)受损后，该模型表现出传导性失语症(较差的重复和言语产生，尽管有良好的理解)。在模拟损伤后的急性期，腹侧语言通路保持不变。通过将受损模型重新暴露于其学习环境中，模拟了部分恢复。 c.这些模拟发现简并性变化改变了整个通路分工:除了重调受损的背侧通路剩余的计算资源外,腹侧通路对语言重复任务的作用更强了(用扩大绿色箭头)。 d.在完整的模型中，单词(灰色条)和非单词(蓝色条)的重复同样准确。背侧神经通路受损后，在恢复之前，单词重复和非单词重复表现出相同的损伤。在部分恢复和由此导致的脑网络分工的变化之后，单词重复恢复的比非单词重复的多。 如果您对脑影像磁共振数据处理感兴趣，欢迎浏览思影科技课程及数据处理服务（可添加微信号siyingyxf或18983979082咨询）：第三十三届磁共振脑影像基础班（重庆，10.11-16） 第三十五届磁共振脑影像基础班（重庆，11.30-12.5） 第十七届磁共振脑网络数据处理班（重庆，10.20-25） 第十届磁共振脑影像结构班（重庆，11.2-7） 第十四届DTI数据处理班（重庆，11.19-24） 第十二届脑影像机器学习班（重庆，11.11-16） 第六届任务态fMRI专题班（南京，10.16-21） 第二届DWI提高班（南京，10.24-29） 第三十四届磁共振脑影像基础班（南京，10.30-11.4） 第十八届磁共振脑网络数据处理班（南京，11.6-11） 第七届小动物脑影像数据处理班（南京，12.20-25） 第十三届脑影像机器学习班（南京，12.13-18） 第三十六届磁共振脑影像基础班（南京，2021.1.6-11） 第七届磁共振ASL数据处理班（南京，10.12-15） 虽然生物变化的快速性明显有助于中风后最初几天的恢复，但这不足以解释亚急性期(发病后最初几周)和慢性期(发病后3 - 6个月)失语症的恢复。在这些后期阶段，可以观察到语言能力的变化，但没有发现相应的宏观神经生物学的变化，如再灌注或细胞再生。因此，研究者认为现有的关于亚急性期和慢性期失语症恢复的理论可以在两个关键原则上来理解：脑简并性和神经功能的可替代性。这两个原理并不是相互排斥的，并可能涉及到两个半球的神经结构或网络。此外，本节所考虑的恢复机制也可在急性期开始。对于语言恢复的各种理论，本文考虑了经验证据和通过计算方法实现的模型。后者在当下是至关重要的，因为在临床神经科学的其他领域，来自这些模型的信息可以提高我们对康复的神经计算基础理解的准确性和严密性。正如下面的小节中所关注到的，许多突出的理论目前局限于对观察到的现象的进行重新描述，并且缺乏计算实现的机制性解释。通过批判性地讨论文献中长期突出的两个问题来总结本部分，即右半球和经胼胝体去抑制在失语症恢复过程中的作用。 简并性是一个普遍的概念，它首先应用于复杂的生物系统，最近又应用于支撑健康大脑功能和神经心理损伤的神经系统。简并性是指由不同的元素或分量产生相同的结果或功能的任何情况。日常生活中的例子包括，在相同的两个地点之间的旅行可以通过不同的、不重叠的路线或不同的交通方式来实现，或者可以用非常不同的词语和句子结构来表达相同的意思。简并性提高了神经组织的韧性，因为当只有一部分元素缺失或妥协时，同样的目标可以用不同的方式实现;例如，如果你最喜欢的路被堵住了，你可以选择另一条路到达目的地。推而广之，认知语境中的功能简并性是假设存在多个独立的、结构上不同的神经网络，每个神经网络都足以执行一个特定的认知任务。在考虑失语症的康复时，本文将简并性的定义扩展到包括那些在健康个体中不参与目标认知任务的神经网络，这些神经网络可以在受损后立即或经历训练依赖后参与到该任务中，实现脑神经的可塑性变化。 尽管简并性在多个生物系统和日常例子中都很明显，但它在大脑和行为之间的联系，特别是在脑损伤后的功能恢复方面的应用，需要更详细地说明，理想情况下，可以通过计算实现来阐明相关机制。这些实现可以帮助我们理解不同的网络是如何形成的以及它们如何生成特定目标的行为；大脑是如何能够动态地结合和协调不同的网络来支持目标功能；什么线索可以提示损伤后所发生的变化,这些变化如何最大化剩余功能的水平。在下面的子节中，将讨论简并性的三种不同的子类型（它们不是相互排斥的）。在网络被破坏后，那些未发生变化的在健康大脑中很少参与语言加工的脑区可能会参与到语言恢复中来。自19世纪以来，关于右半球未发生变化的同源区域在失语症恢复过程中参与语言处理的假说就一直存在。这些假设表明，左半球语言区域的右半球同源体与它们的主要左半球同源体可以进行类似但较弱的语言计算，因此在左半球损伤后，这些也会参与其中。多项神经影像学研究已经发现中风后失语症患者的右半球活动，研究人员已经将这种活动与理解和语言能力的恢复联系起来。例如，在中风和低级别胶质瘤患者中，在Broca’s区(额部)受损后，命题性语言功能的部分恢复过程中，右下前额叶区域有时出现激活增强。然而，脑卒中后大脑半球的未受损区对语言功能的作用机制尚不清楚，且缺乏对这一过程的计算说明。例如,我们不知道这些区域与学习相关的表征和功能,未被使用的区域如何在健康大脑中参与神经网络。整个系统是如何协调健康大脑中语言功能的活跃区和这些未发生变化但较少参与的脑区，以产生健康的语言功能并支持失语症的语言功能恢复。脑卒中后失语症恢复过程中替代语言网络参与的假设是基于这样一种概念：不同的处理通路可以用来完成相同的任务，而语言功能的恢复可能反映了对大脑对剩余通路的使用。在破坏之后或经过一段时间的计算调整后，大脑可立即使用替代神经通路来完成语言功能。例如，在语言的双通路模型中，一条通路受损后，与可塑性相关的改变可能会改变各个通路的相对作用，导致之前没有参与功能的未受损通路参与其中。这一过程在双语言路径模型的计算实现中被正式建模。通过反复接触单词和应用迭代学习算法来调整模型连接的强度，该模型能够学习重复和理解口语单词，并从意义上生成话语。通过模拟模型不同区域的损伤来模拟不同类型的失语症，并通过再次将模型暴露在语言单词中并重新应用学习算法来诱导与可塑性相关的恢复(通过对剩余连接强度的再优化)。在模拟对背侧语言通路的损伤后(图1b)，该模型表现出较差的重复，但保留了理解能力，这在传导性失语症患者中可见。在模拟可塑性相关部分的恢复后，为了完成重复任务，模型不仅使用了剩余的背侧通路资源，还使用了未被完整模型用于此任务的腹侧通路(图1c)。腹侧通路的参与起到了作用，即重复真实的单词(有意义的)比非单词(无意义的)更好(图1d)。在中风后失语症患者中也观察到这一变化。在部分恢复的模型中(但在完整的模型中没有)，对腹侧通路的额外模拟损伤损害了对真实单词的重复，证实了新发现的单词重复依赖于腹侧通路。在其最极端的形式下，简并性可能涉及神经计算的跨区域实现，即通常支持非语言活动的区域在失语症恢复后被用于语言任务。大脑皮层可塑性的直接证据已经在脑胶质瘤切除术的患者中被观察到，他们在重复和延伸的直接皮层电刺激后，表现出运动和语言区域的迁移。此外，在健康成人完全感觉剥夺后，听觉和视觉皮质之间存在交叉模态的可塑性。然而，脑卒中后是否发生神经计算性的跨区域实现尚不清楚。一项纵向研究报告，与健康个体相比，中风后2周轻度失语症患者的右额下回(IFG)和右辅助运动皮层的听觉理解活动增加(图2b)。在中风后的几天到两周内，这些区域的激活程度的变化与同一时期的语言恢复呈正相关。然而，尽管患者的右半球激活大于健康个体，但两组患者的激活均发生在双侧;也就是说，没有发现对非典型语言加工区域使用的证据。此外，在慢性阶段，神经计算的跨区域激活在理论上应该达到最大，失语症个体和健康个体之间的右侧IFG激活不再存在差异。到目前为止，关于中风引起的失语症康复的纵向研究主要包括了轻度失语症患者，但是为了全面了解失语症的所有类型和严重程度，未来的研究还需要包括中度和重度失语症患者。一个计算模型探索了健康的语言系统如何在发育过程中形成伪语言网络，并在受损后通过学习和可塑性进行调整。该模型的一个关键是：非语言区域的同化并不一定反映区域功能的完全转换，而是意味着语言计算在被调用的皮层区域中与现有功能的相互渗透。
注：a、数据显示，在健康的个体中，右侧额下回岛盖部(POp)不参与语言生成，但被发现用来支持中风后的语言功能。左边的面板显示恢复后的失语症病人右POp的一个区域(白色)在演讲任务中被激活的次数比健康的人多。右图显示，相对于非语言基线，在健康个体中，语言引起右侧POp的显著负激活(H)，但在左侧POp病变(POp+)和左侧POp未发生病变(POp)的患者中，语言引起右侧POp的显著激活(H)。b、半球间神经功能的可替代性。数据显示，在中风后的恢复过程中，大脑半球的分工发生了变化。在健康个体和左半球中风后的急性、亚急性和慢性阶段的患者中，在听可理解的语言和反转语言时显著激活的团块(红色)在亚急性期的右半球激活增加。c、语言和执行网络之间的神经功能的可变性。一项关键研究的数据显示，非语言执行网络可以在中风后失语症的恢复中支持语言功能，以及在健康参与者执行一项难度较大的听力任务时支持了语言功能。左半球脑卒中和失语症患者在语言理解过程中，额上回和角回之间的功能连通性显著高于健康个体(左图;Z组评分差异0.80)，语音退化组明显大于语音清晰组(右侧图;Z组得分差异0.73)。星号表示有统计学意义。d、神经通路的重组。中风后失语症的恢复可能反映了剩余语言区域功能的重组。在左侧后颞上沟(pSTS)受损后，右半球在听讲话时表现出增强的脑激活反应(左图;黄色,3)。rCBF：区域脑血流量。简并性的原理是从生物学中借用的，但是我们也可以从其他学科中寻找在压力下或已被破坏的系统如何恢复的重要的机制性解释。例如，工程的一个核心原则是设计一个能够适应功能压力的系统。工程还涉及性能和成本之间的平衡;这个概念当然适用于大脑，它是一个代谢极其昂贵的器官。因此，似乎神经认知系统应该已经进化到能满足不同水平的性能需求，并高度灵活地协调性能与代谢能量之间的需求。因此，在标准的性能要求下，应降低整个语言系统的使用水平，以节省能量，但有必要时有可以利用的备用能力;这一过程在现代发动机设计中被称为可变排量。在失语症的恢复过程中，神经功能的可替代性可能与简并性同时发生，因此，这两个原则不应该被认为是相互排斥的。请参考思影科技之前的关于脑网络经济性的文章解读（可添加微信号siyingyxf或18983979082获取原文）：（1）受损系统（其实就是指语言系统）中未受影响脑区的功能可替代性：神经系统通常有备用容量;例如，在帕金森病中，黑质中50%的多巴胺能神经元在出现运动症状之前就消失了。同样地，一个包含了备用容量、分布式表示和噪声训练的语义系统的计算模型在对损伤的反应中表现出了功能的退化。神经系统中的备用能力（或者也叫备用容量，都是指我们在语言功能的标准使用时未被用到的神经计算资源）提供了即时的恢复能力(无需再训练)，也为受损网络的其余部分提供了与可塑性相关的恢复机会。在中风引起损伤后，如果我们假设被切除的组织在损伤前是功能性神经网络的一部分，那么周围脑区激活的增高可能反映了该区域的神经功能的可变性。与这一假设相一致的是，增加的淋巴管周围神经活动与卒中后的长期语言预后改善有关。例如，在一项研究中，左顶叶和运动前区激活的增加与在慢性阶段基于提示的治疗后的命名改善有关。然而，到目前为止，将左半球激活与语言结果联系起来的研究并没有控制病变的大小;因此，研究结果可能会因病灶较大的个体可激活的周围组织较少而被混淆。考虑到单一的认知功能往往涉及两个半球的分布区域，受损区域以外的区域可能对失语症的恢复也很重要。在神经心理学和大脑刺激研究中已经发现了许多支持健康个体的语言功能的分布式网络中有多余能力的证据。例如，在语义决策任务中，切除了左颞叶的人右前颞叶的活动增强。同样，在健康的参与者中，经颅磁刺激对左前颞叶的抑制增加了右前颞叶的活动，并且增加的程度预测了语义任务时的反应时间。重要的是，这种增加不太可能通过那些未受损区域的激活或非典型语言加工区域的参与来反映简并性原则，因为当健康参与者完成一项要求更高的相同任务时，也得到了同样的结果。因此，这些证据表明备用容量使双边语义网络具有固有的适应性，从而可以对不断变化的需求或单边损害具有网络弹性。在健康的个体中，语言系统中的网络处于平衡状态，在计算资源和性能需求之间进行平衡。然而，当系统部分损坏时，资源会减少，而剩余的网络不会立即配置以提供平衡减少的资源与性能需求的最佳解决方案。因此，恢复可被视为导致新平衡的再优化过程，并可涉及跨语言网络的功能再分工的变化，这可与在题为“简并性”一节中已经提到的替代网络的参与相比较。我们可以设想两种跨网络的功能可替代性。在一种情况下，该网络在发病前确实处于静止状态（即不被使用），只有在受到破坏后才开始发挥作用。在第二种情况下，多个网络在发病前对核心语言活动做出不同的贡献，并在受损后调整分工以支持恢复。例如，阅读的三角计算模型既有一个将正字法映射到音系学的直接路径，也有一个通过语义映射的间接路径。在受损后的恢复过程中，有研究发现直接阅读途径和语义中介阅读途径之间的分工发生了转移。三角模型在可塑性相关恢复后所观察到的缺陷模式与中枢性失语症患者的观察结果一致。同样，脑电图记录的证据表明，句法性失语症患者比语法功能正常的患者表现出更多的意义相关波形。这一发现表明，患有句法性失语症的个体试图通过增加对语义的依赖来弥补受损的语法功能。语言区域与领域一般（或者说通用）的执行-控制网络相互作用的证据正在积累(图1a)。在健康的个体中，高要求的任务需要执行控制网络的最大参与，而在该网络的额叶区域受到局部损伤后，未受损的顶叶区域的活动会上升。因此，在失语症的康复过程中，语言和执行控制认知系统可能会发生神经功能的替代性变化。与这一假设保持一致的是，在评估自上而下控制过程的行为任务中的表现，如注意力、处理速度和认知灵活性时，经常与中风后的语言能力相关。来自神经影像学研究的证据也表明，中风患者的执行注意网络比健康个体更多地参与语言功能的区域。同样,一些后续研究发现慢性或恢复中风后失语患者与健康对照相比，在各种语言活动中的中线额叶区域的激活增加了。更要要的是，当任务难度增加时，健康对照组的激活变化类似于患有失语症的中风后病人。因此，这些激活的增加很可能是可变的神经功能替代性和使用备用神经资源的结果，而不是通过简并性来实现(图2c)。为了充分理解这种形式的功能替代性的可变性，需要生成计算模型，以提供语言特定网络和领域通用网络如何在正常表现和失语症恢复期间相互作用的机制性描述。关于右半球在卒中后失语症恢复中的作用的理论自19世纪以来就已经存在，当时Barlow报告了一例失语症患者康复后又重新发展出语言障碍，并在死后发现双侧IFG损伤。Gowers将这一发现解释为右IFG接管了左布罗卡区受损后失去的功能，但这一恢复的功能被随后的右半球中风所破坏。如前所述，本文认为右脑半球理论是关于可能与语言恢复有关的区域的描述性分析，而没有进行机制性的解释。因此，本文将对右半球在失语症康复中扮演的角色进行讨论，并在前文提出的两个原则下进一步分析。本文目前的文献中包含了关于右半球介入作用的两个相反观点:一些研究者认为右半球的参与是积极的，而另一些研究者提出右半球介入可能是不适应的(例如，下面描述的经胼胝体去抑制假说)。这两种观点在当下都被用于指导治疗干预。多种功能神经影像学研究发现卒中后失语症患者右脑活动明显。然而，激活的变化很难解释，因为激活的大小不太可能与脑功能的计算性能呈线性关系，激活本身并不能证明激活区域对计算性能的贡献。少数研究已经使用经颅磁刺激来调查中风后右半球激活的因果性质。其中一项研究表明，激活的右半球区域的短暂抑制会损害语义能力。功能磁共振分析技术的进步使血流动力学反应功能的交互变化得以研究。例如，通过从简单的减法分析转向参数相关，一项重要研究表明，在左侧后颞上沟破坏后，右侧后颞上沟的言语呈现率和神经活动之间的反应曲线变得陡峭(图2d)。这种梯度的增加意味着功能的恢复可以通过重新配置现有区域的大脑功能来实现，而不是需要其他区域的参与。重要的是，生理反应的这种变化在单变量fMRI激活对比中并不明显（这说明了计算方法对发现某种特定问题的重要性）。随着脑成像分析方法的发展，包括连通性分析、多体素模式分析和表征相似性分析，可能为失语症恢复后右脑(或其他新激活的)区域所传达的信息提供新的见解。见思影科技任务态fmri数据处理课程：第六届任务态fMRI专题班（南京，10.16-21） 实际上,使用多体素模式分析的研究发现,在右侧额叶皮层激活的模式可以预测随后的语言的听觉理解正在康复。在一些研究中，右脑的激活与中风后慢性阶段的语言能力下降有关。右脑活动和语言表现之间的负相关有时被认为是支持恢复的区域层次理论，在该理论中，最佳的语言恢复与左侧脑区的显性激活有关，而右脑网络的参与则是次优的第二选择。来自运动皮层的证据表明，经颅磁刺激后，跨胼胝体抑制连接可以被释放(即被抑制解除)。这一发现被用来支持胼胝体去抑制可能也发生在失语症患者的语言康复中。例如，脑卒中后失语症的右半球功能激活的增加被认为是由于次优选择的右侧语言网络被解除抑制所致，这些语言网络一直存在于右半球，但在健康的个体中，由于来自优势半球的经胼胝体抑制而保持不活跃。反过来，更强激活的右半球语言网络可能会通过胼胝体抑制左半球的同系物，而这些同系物是最佳语言表现所必需的。 但是，胼胝体去抑制的假设在目前为止还是不清晰的。在对胼胝体功能的研究“抑制模型”和“兴奋模型”是当前解释胼胝体调节机制的主要模型。抑制模型假设，胼胝体对半球间的信息传递起抑制作用，表现为优势半球的功能增强，非优势半球的活动抑制，因而可以提高半球加工的独立性和功能不对称性；基于这种假设的胼胝体去抑制假设认为，右侧半球在左侧同源语言区受损后，对右侧同源区域的抑制功能下降，右侧脑区的功能参与更多，会逐渐表现为右侧同源区域的语言功能的增强。但我们目前仍旧缺乏该假设的支持性证据，也没有相关的计算性模型的验证。关于失语症后右半球功能恢复的计算性解释到目前仍旧是缺乏的。未来的研究将需要在健康个体上建立左右半球如何共同工作的计算模型，并且详细研究这些半球的功能和表现如何发展；双边网络是否有利于恢复；右侧网络的激活增强是否表示了对左侧网络的功能补偿性等问题。更清楚地了解正常和恢复语言能力的机制将有助于设计治疗方法，以确保脑卒中后语言功能的最大自发恢复和干预的效果。在最后的这一节中，将讨论目前对失语症恢复机制的理解对药理学、SLT和NIBS干预的应用的一些关键意义。通过增加我们对参与自发恢复的神经计算机制的认识，我们可能能够开发药物干预来修改适当的神经递质系统。如果领域一般的执行网络的神经功能的可替代性对失语症的恢复至关重要，那么被认为影响注意力和工作记忆的单胺能通路的上调可能是有益的。如果重新权衡功能连接以改变背侧和腹侧语言通路之间的分工或允许神经计算调用新的皮层区域对恢复至关重要，那么从药理学上增加经验依赖的可塑性可能会改善结果。选择性5 -羟色胺再摄取抑制剂在亚急性卒中后失语症患者中，除了对情绪的影响外，还与语言恢复有关，并可能增加神经可塑性。来自基底核的胆碱能输入对与复杂认知加工相关的可塑性也很重要;但一项乙酰胆碱酯酶抑制剂的试验发现，这种药物对中风后的理解有不利影响。这项试验的结果强调了进一步研究药物干预的积极和消极影响的必要性。一个重要的考虑是如何最好地使用抗癫痫药物来治疗中风后的癫痫发作，因为这些药物会降低皮质兴奋性，而抗癫痫药苯妥英会恶化某些脑损伤后的认知结果。SLT使用了多种不同的干预手段，包括以行为为重点的神经康复技术，其目的是识别并针对大脑损伤后语言受损的特定方面，或鼓励补偿性机制和策略。如果执行或注意系统在恢复中是重要的，我们可能需要激励SLT来确保一个足够投入的学习环境。例如，最近开发的针对移动设备的治疗以及新增的娱乐性和游戏化的性质，可能使它们比简单的重复性练习方法更吸引人或任务要求更高，从而有助于提高执行系统对语言功能的参与。如果恢复是通过改变不同语言网络之间的分工而发生的，SLT可以针对未受损的语言通路;例如，通过同时启动或检索词义，腹侧语言通路对重复的参与可能会增加。建立对脑卒中后右半球在语言功能中作用的真正机制的理解，将对目前和将来使用SLT具有重要意义;例如，旋律语调疗法被认为是通过调动大脑右半球区域来发挥作用的。一些计算模型表明，可塑性在恢复开始时最大，随着学习的发生而降低，在这一关键时期可能需要早期和高频率的SLT。然而，在可塑性降低的慢性恢复期，在有限的时间内强化治疗或分散的间歇性治疗是最佳的，虽然这一问题仍存在争议。有证据表明，当治疗的总量相同时，分布模式优于强化治疗(通常，强化治疗倾向于包含比分散干预更高的剂量)，这符合分散学习的心理模式。最后一个例子是，阅读的计算模型表明，如果训练集不够多样化，就会出现不合标准的语音策略，语言系统就无法推广它的非单词阅读学习。这一发现表明，我们需要确保SLT所使用的学习环境能够重新组合不同的语言表征，以实现最佳的恢复。为了了解NIBS针对的区域和/或网络，我们需要更好地理解失语症恢复的机制。许多NIBS研究试图通过抑制右侧IFG三角部活动来促进左侧IFG三角部的激活，从而帮助失语症的恢复，这一方法基于胼胝体去抑制理论。越来越多的证据表明，这种NIBS方法可以帮助中风后命名能力的恢复。一项试验报道，与假刺激相比，对右侧IFG 三角部进行低频抑制性重复性经颅磁刺激后，左半球激活增加。然而，正如之前所详述的，我们还没有令人信服的证据证明健康个体的语言区域之间存在跨胼胝体抑制连接。此外，相同的经颅磁刺激方案可能在不同的个体中引起高度不同的反应。因此,对它的研究是至关重要的,未来的研究需要阐明了抑制TMS方法应用于右侧的IFG是否真的可以左侧IFG的功能表现。其次，如果执行系统和/或注意系统在康复中很重要，我们可能需要使用NIBS针对一般领域的网络;事实上，经颅磁刺激可以提高健康个体在人工词汇学习中的表现，尽管这种效果还没有在失语症康复的背景下进行研究。然而，目前证明该方法有效性的证据还很有限，如果我们要解释在组水平观察到的NIBS的临床反应，我们必须提高我们对NIBS方法及其对局部和远端神经网络活动的影响的理解。尽管越来越多的研究调查了中风后失语症恢复的神经基础，许多理论仍然只是对观察到的现象的口头描述。计算模型表明中风后失语症恢复的机制可以被概念化为基于简并性的其他脑区或者功能网络的参与，或基于神经功能可替代性的机制在网络内部或网络之间使用备用神经资源。可变的神经功能可替代性可能涉及语言特异性系统或涉及执行功能的非语言、领域一般认知系统。这一概念框架与旨在最大化卒中后语言恢复的药理学、SLT和NIBS干预的设计有关。并且需要与纵向的失语症恢复的神经影像学资料，以及不同(明显的多变量)类型的影像学分析结合，以更好地阐明脑卒中后激活皮层区域所进行的计算机制。如需原文请加思影科技微信：siyingyxf 或者18983979082获取,如对思影课程及服务感兴趣也可加此微信号咨询。觉得对您的研究有帮助，请给个转发，以及右下角点击一下在看，是对思影科技莫大的支持。
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