帕金森病(PD)是一种进行性神经系统疾病,其特征包括运动症状和非运动症状。典型的运动症状包括静止性震颤、运动迟缓、肌肉僵硬和姿势反射障碍(Beitz, 2014; Tanner & Ostrem, 2024)。其他运动症状(称为轴向运动症状)也可能出现,包括步态异常、吞咽困难和言语问题(O'Gorman et al., 2018)。非运动症状可能表现为睡眠障碍、嗅觉减退、自主神经功能障碍、精神症状和认知障碍(Tanner & Ostrem, 2024)。
由于所有这些症状都会影响患者(Zhao et al., 2021, Balestrino and Martinez-Martin, 2017)和护理者的生活质量(Trapp et al., 2019, Martinez-Martin et al., 2012),因此深入理解这些症状对于临床实践和科学研究至关重要,有助于改善治疗效果、推动新治疗方法的开发并优化现有干预措施。本综述重点关注PD的一种症状——言语障碍,并探讨了功能性磁共振成像(fMRI)在揭示其神经机制方面的作用。
PD患者的言语障碍是一个严重问题,会显著影响患者的生活质量(Lirani-Silva et al., 2015)。在疾病的任何阶段,多达90%的患者会出现言语障碍(Sapir et al., 2008),而在诊断时这一比例约为40%(Polychronis et al., 2019)。这类障碍统称为运动迟缓性构音障碍(Duffy, 2005),主要由呼吸、发声、发音和韵律功能障碍引起。
患者可能会出现呼吸支持异常,导致话语简短、声音柔和或音量过低(Theodoros, 2011)。发声方面的问题表现为声音嘶哑、音调变化和声音震颤(Atalar et al., 2023, Ramig et al., 2008)。发音方面的问题包括发音不清晰(Skodda, 2010),而韵律方面的主要问题包括音量恒定(无法在说话过程中调整音量)和音调单一(Atalar et al., 2023, Dashtipour et al., 2018),这些问题都会使言语听起来平淡无味。部分患者还可能出现言语流畅性障碍(Benke et al., 2000, Goberman et al., 2010)。图1展示了PD中运动迟缓性构音障碍的主要特征及其潜在的病理生理机制。
从传统观点来看,PD患者的言语障碍与运动迟缓、肌肉僵硬等典型运动症状相关,这些症状主要是多巴胺能缺陷所致(Moustafa et al., 2016)。这些运动症状会影响下颌、舌头和嘴唇的运动范围和速度(Walsh and Smith, 2012, Kuruvilla-Dugdale and Mefferd, 2022),以及喉部肌肉(Zarzur et al., 2007, Ma et al., 2020)。然而,越来越多的研究表明,这些言语障碍还与更高层次的功能缺陷有关(Broadfoot et al., 2019; Sapir et al., 2014)。
根据传统观点,某些PD干预措施(如深部脑刺激)对言语的改善效果可以归因于它们对口面部结构的影响,具体来说是通过减少运动迟缓(运动幅度减小)、运动缺失(无运动)和运动速度减慢来实现的,这些变化进而会影响嘴唇和舌头的运动学和力量(Pinto et al., 2003)。
Rusz等人(2013)发现,左旋多巴治疗可以改善早期PD患者的言语能力,这种效果与运动迟缓和肌肉僵硬的减轻有关。相反,Polychronis等人(2019)报告称,在新的PD患者中,具有运动迟缓-僵硬表型的患者言语障碍更为常见,并且根据单光子发射计算机断层扫描(SPECT)成像结果,这些患者的大脑纹状体多巴胺能缺陷更严重。
尽管PD患者的言语障碍可能与多巴胺能损伤有关,但一些研究者认为,在疾病早期阶段,多巴胺缺乏在言语障碍的病理生理机制中可能起更关键的作用,而在后期阶段,非多巴胺能机制可能变得更加重要(Rusz et al., 2016)。例如,早期PD的研究显示言语有所改善(Rusz et al., 2013, Rusz et al., 2016),而晚期PD的研究则表明左旋多巴对言语没有效果(Fabbri et al., 2017)。因此,药物治疗言语障碍的效果可能取决于疾病的阶段以及具体的言语类型。
有证据表明,只有声音嘶哑这种类型的言语障碍对长期使用左旋多巴有反应,而发音-韵律和韵律方面的障碍则没有这种反应。这种差异可能与黑质多巴胺能丧失的程度或运动严重程度无关,而与涉及的特定言语成分及其潜在的病理生理机制有关。例如,发声功能障碍可能与肢体症状更为相关,而发音功能障碍则与轴向症状更为密切(Rusz et al., 2021)。这些因素有助于解释不同研究中治疗言语效果的变化。正如Theodoros(2011)所总结的,药物治疗可能会改善、加重或对言语没有明显影响。
与传统观点不同,更复杂的观点认为PD患者的言语障碍与多种潜在机制有关,包括运动幅度减弱、发声努力不足、内部提示机制缺陷、预规划和运动启动障碍以及感觉处理缺陷(Sapir, 2014)。由于本文的目的不是详细阐述所有这些机制,而是回顾神经影像学在PD相关言语障碍研究中的贡献,因此我们重点介绍其中两种机制,以更全面地解释其起源。
关于感觉处理缺陷,Sapir(2014)和Broadfoot等人(2019)指出,PD患者存在异常的喉部躯体感觉功能、听觉反馈下的错误检测和纠正能力受损,以及对自身声音和发声努力的感知异常。此外,Sapir(2014)强调基底节在预编程和启动爆发性运动(如言语运动)中的关键作用,并指出这些过程的缺陷可能是某些PD患者言语流畅性障碍的原因,包括难以启动单词或从一个单词过渡到另一个单词。有兴趣了解这些机制的读者可以参考Sapir和Broadfoot等人的研究。
功能性磁共振成像(fMRI)是一种基于血氧水平依赖(BOLD)信号的神经影像技术,这是一种间接测量神经活动的方法。BOLD fMRI通过检测由神经血管耦合机制驱动的血液氧合变化来工作,当神经元活动增加时,会导致局部脑血流量上升(Lauritzen et al., 2012, Glover, 2011)。众所周知,当大脑某个区域变得更活跃(例如在执行言语任务时),神经血管耦合机制会被激活,从而增加局部脑血流量(Glover, 2011)。这种前馈反应会导致氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的比例发生变化,从而产生fMRI能够检测到的BOLD信号(Ogawa et al., 1990)。
在研究PD相关言语障碍时,主要使用了两种fMRI方法:基于任务的fMRI和静息态fMRI。基于任务的研究关注与任务执行相关的BOLD信号变化;而静息态研究则测量在没有刺激或任务的情况下自发的BOLD信号波动,这在任务执行困难或指令难以理解的人群中具有实际优势(Smitha et al., 2017, Lv et al., 2018)。
尽管静息态研究在理解PD言语障碍方面的直接性可能不如基于任务的研究,但需要注意的是,静息态方法仍能提供关于正常和异常言语产生的神经基础的宝贵信息。静息状态下内在的BOLD波动表现出跨空间分布的大脑区域之间的时间相关性——这种现象称为功能连接性,反映了大脑内在的网络组织结构,并支持了即使在没有外部输入的情况下大脑也保持活跃的观点(Smith et al., 2009)。
这些相关性是统计上的,并不意味着直接的结构或因果关系,而是表明参与言语产生的区域(在文献中通常称为言语产生网络(SPN)可能在功能上保持耦合(Van den Heuvel & Hulshoff Pol, 2010)。因此,静息态网络通常显示出与基于任务的激活相似的空间模式。这种空间重叠支持了这样的观点:即使在没有明确外部刺激的情况下,大脑的内在功能结构也会与其任务相关组织相对应(Tavor et al., 2016, Smith et al., 2009)。
尽管多年前fMRI就已经被用于研究PD言语障碍的神经基础,但相关证据仍然分散。迄今为止,还没有系统地整合这些发现,以形成对该主题的统一理解。本综述旨在整合和分析基于任务和静息态fMRI的研究结果,探讨PD言语障碍的功能机制。文章概述了研究方法,并总结了文献中的主要发现及其局限性,以及对未来研究的启示。
研究方法
本综述遵循PROSPERO指南的原则进行撰写。虽然没有进行定量综合分析,但明确报告了搜索策略、选择标准和主题综合方法。
基于任务的研究
属于这一类别的研究采用了多种言语任务,包括显性言语任务(例如Rektorova et al., 2007, Rektorova et al., 2012; Arnold et al., 2013; Klobusiakova et al., 2021, Mra?ková et al., 2024)和隐性言语任务(例如Baumann et al., 2018)、文本阅读(例如Narayana et al., 2020)、持续发声(例如Manes et al., 2023)、孤立单词的产生(例如Pinto et al., 2011)以及音节序列的重复(例如