《Journal of Communication Disorders》：Supplementary Motor Area: A Promising Neurostimulation Target to Improve Speech Production
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本文系统回顾了辅助运动区（SMA）在言语产生中的关键作用及其作为非侵入性神经调控（如rTMS、cTBS、HD-tDCS）靶点的潜力。SMA整合认知、语言与运动信号，协调言语运动规划、时序和启动；其功能障碍与口吃、帕金森病等言语障碍密切相关。综述强调通过兴奋性或抑制性调控SMA可改善言语运动功能，为未来治疗研究提供新方向。
引言
言语是人类最复杂的运动功能之一，其产生依赖于一个分布广泛的大脑网络，从皮层下结构到皮层区域，并涉及从高阶认知过程到低阶感觉运动区域和网络的协同工作。在这个网络中，辅助运动区（Supplementary Motor Area, SMA）被认为在协调意向性言语的这些过程中扮演着关键角色。SMA位于大脑的额上回，嵌入在一个双半球的神经网络中，功能上参与自主和非自主运动的产生与控制。尽管SMA在言语运动控制中至关重要，但在神经调控研究中并未得到充分重视，其确切机制仍有待探索。本综述旨在通过整合理论模型、脑损伤研究、神经影像学证据，特别是非侵入性脑刺激（Non-invasive Brain Stimulation, NiBS）的研究成果，全面阐述SMA在言语产生中的作用，并探讨其作为神经调控靶点的潜力。
SMA的功能解剖与连接
SMA并非一个单一的功能单元，现代研究表明其包含两个功能上不同的区域：位于喙侧的预备辅助运动区（pre-SMA）和位于尾侧的SMA本体（SMA-proper）。pre-SMA更多地参与新异序列运动、运动控制的高阶方面以及认知控制功能，而SMA本体则与运动执行和熟练动作的协调相关。
SMA的战略性位置使其成为连接小脑、皮质-纹状体系统的重要神经接口。它与前扣带皮层和运动前皮层存在双向连接，并接收来自初级和次级体感区、顶叶皮层以及通过基底节-丘脑-皮质（Basal Ganglia-Thalamocortical, BGTC）环路的基底节输入。同时，SMA通过位于中央前沟、扣带沟内的白质纤维束，以及额斜束（Frontal Aslant Tract, FAT）、内侧纤维和胼胝体纤维等，向双侧脊髓和初级运动皮层发出投射。这种广泛的连接模式使SMA能够整合认知、语言和运动信号，将语言计划转化为发音运动指令，并通过与布罗卡区（Broca's area）的交互，将输出传递至初级运动皮层和发声运动回路。
此外，SMA是基底节丘脑底核（Subthalamic Nucleus, STN）超直接通路的主要皮层来源，通过这条皮质-丘脑底通路，SMA能够对丘脑底核的输出进行快速调节性控制。SMA本体还有约10%的纤维参与构成皮质脊髓束，终止于脊髓，这不仅支持发声过程中声门下压的调节和呼吸时序的控制，也有助于维持言语产生所需的轴向肌肉稳定性和姿势调整。
SMA在言语产生中的理论框架
尽管SMA并未被一些经典和当代的语言处理及言语产生模型（如Wernicke-Geschwind模型、Levelt的言语产生模型等）视为核心组成部分，但它在整合感觉运动与认知过程的现代计算模型中占有突出地位。
例如，框架/内容（Frame/Content, F/C）理论提出，在言语进化过程中，对言语框架（即用于发音的运动模式）的主要控制从控制消化性下颌周期的腹侧运动前皮层转移到了SMA。因此，SMA被视为参与运动序列化和生成自我启动的言语发音运动框架的内在系统的皮层组成部分。SMA在框架生成中的作用得到了电刺激或刺激性病变导致简单元音-辅音序列（如“dadadada”）不自主产生的临床观察的支持。
Van der Merwe提出的病理性言语感觉运动控制的四级框架强调了SMA在运动计划和编程中的作用。该模型认为，详细的时空参数（如时序、序列、力量和运动范围）在编程级被指定，而语言代码则在运动计划级被转化为可由言语肌肉执行的运动指令。SMA在此过程中的功能障碍可能导致言语失用症或构音障碍。
言语产生的计算模型——DIVA模型及其扩展GODIVA模型，则更为形式化地描述了SMA的功能。DIVA模型将SMA视为前馈控制器的一个核心组成部分，通过与其他皮层和皮层下区域的相互作用，参与言语运动指令的启动和编程。GODIVA模型进一步提出，当运动环路（即BGTC环路）接收到来自SMA和运动皮层计划细胞的汇聚输入时，发音便被启动，随后运动环路的执行细胞被门控到运动皮层。这些理论模型共同指向SMA在言语的启动、序列化和时序控制中的关键作用。
来自脑损伤与神经影像学的证据
脑损伤研究有力地证明了SMA在言语产生中的必要性。影响优势半球或非优势半球的SMA血管性病变可导致多种病理表现，如缄默症、经皮质运动性失语、观念运动性失用症和运动序列障碍等。SMA梗死后的言语障碍主要涉及言语启动、持续以及自动（非意向性）言语抑制的中断。手术切除左侧SMA会导致自发性言语的全面减少甚至缄默。
神经影像学研究进一步揭示了SMA在神经性言语障碍中的关键作用。例如，在原发性进行性言语失用症（Primary Progressive Apraxia of Speech, PPAOS）中，影像学扫描显示患者SMA区域存在高代谢或萎缩，并且随着疾病进展，这种异常会扩散到脑干、运动区和额下回（Inferior Frontal Gyrus, IFG）。在帕金森病（Parkinson's disease, PD）患者中，基底节驱动的自动化机制向目标导向模式转变，SMA和前额叶区域在显性言语任务中表现出皮层过度激活，这被认为是一种代偿性的神经募集。在口吃者中，也经常报告SMA的异常神经激活，特别是右侧SMA的不适应激活，这可能通过增加额叶抑制控制回路内的连接来延迟言语启动甚至抑制言语输出。
SMA的半球不对称性
言语网络存在不对称性，SMA的贡献也具有半球特异性。研究表明，虽然双侧SMA都参与言语产生任务，但左侧SMA在言语的启动、计划和监控中扮演更为主导的角色。例如，对左侧SMA的电刺激不仅会引起言语不清、言语犹豫等运动障碍，还可能引起命名错误、数数混乱等失语样症状，凸显了左侧SMA在言语产生认知机制中的重要性。左侧SMA与左侧喉部运动皮层（Laryngeal Motor Cortex, LMC）在自主发声任务中更强的连接也为其在喉部运动计划和执行中的重要作用提供了证据。相比之下，右侧SMA则更多地通过半球间相互作用或代偿性募捐间接参与言语产生。
靶向SMA的非侵入性神经调控
非侵入性脑刺激技术，如重复经颅磁刺激（repetitive Transcranial Magnetic Stimulation, rTMS）和经颅电刺激（transcranial Electrical Stimulation, tES），为研究SMA在言语产生中的因果作用提供了安全且局部化的工具。
rTMS通过施加特定频率的重复磁脉冲来调节皮层兴奋性，高频（>5 Hz）rTMS通常增加兴奋性，而低频（<1 Hz）rTMS则降低兴奋性。θ脉冲刺激（Theta-Burst Stimulation, TBS）是rTMS的一种模式，其中连续TBS（continuous TBS, cTBS）通常产生抑制性效应。经颅直流电刺激（transcranial Direct Current Stimulation, tDCS）则通过头皮电极施加微弱直流电，阳极tDCS通常增加神经元兴奋性，阴极tDCS则降低兴奋性。高精度经颅直流电刺激（High-Definition tDCS, HD-tDCS）通过使用多个小电极阵列，能够实现更聚焦的刺激。
现有研究表明，无论是兴奋性还是抑制性调控SMA，都能在健康个体和临床人群（特别是帕金森病和口吃者）中调节言语相关过程，包括运动计划、时序协调、听觉-发声整合和发声补偿。例如，应用cTBS抑制SMA活动可以调节神经退行性疾病中异常的听觉-运动整合以进行音高调节。这些发现支持了SMA在协调言语运动控制中与计划相关和感觉引导方面整合作用的概念。
总结与展望
本综述综合现有证据表明，SMA是一个在言语产生中整合低阶和高阶认知及运动过程的神经枢纽。尽管其在运动控制中的作用已有充分记载，但在经典语言模型和脑刺激研究中对其在言语产生中贡献的强调仍显不足。靶向SMA的兴奋性或抑制性神经调控显示出调节异常言语产生、改善言语运动功能的潜力，特别是在帕金森病、口吃等神经性言语障碍中。未来的研究需要采用多样化的刺激技术（如不同的rTMS模式、HD-tDCS、高精度经颅交流电刺激HD-tACS等）和言语产生任务，并结合多模态脑成像，以更精确地阐明SMA在不同言语成分中的作用机制，从而为开发针对特定言语障碍的个性化神经调控治疗方案提供理论基础。SMA无疑是一个充满前景的神经调控靶点，有望为改善言语功能开辟新的康复途径。
