生理心理学(第2版)

一、正常人类被试的实验分析

经典的韦达实验考查了人脑对言语运动功能的不对称性，由于采用单侧颈动脉注射麻醉药的方法，已多年不再应用。目前，主要采用双耳分听试验考查言语听觉功能的两半球不对称性。通过立体声耳机将成对的声音刺激（但内容不同）送至双耳，这样连续给予声音刺激，每次同时到达两侧半球的声音刺激内容不同。最后请被试说出听到的声音内容。结果表明，言语性刺激的听觉能力以左侧半球（右耳）为优势的人居多，右侧半球（左耳）对音乐性刺激的分辨能力为优势者居多。

与上述言语听觉功能的研究相并列，对语言视觉功能中两半球不对称性的实验研究多采用速示试验，将文字材料或非文字的简单图形材料在速示器中连续呈现。被试注视速示器的屏幕，每次快速呈现的材料由于时间极短，不超过200毫秒，来不及眼动和形成双眼视野的变换。所以，速示器试验保证每个半边视野的刺激沿视觉通路投射至对侧半球皮层中。根据反应时和错误率判定被试哪侧半球为优势。结果表明，对文字性材料大多数人以左半球为优势，而对非语言文字的图形材料以右侧半球为优势。

双耳分听试验和速示试验在正常人的研究中均发现人脑言语功能中两半球的不对称性，这种不对称是出生以后逐渐获得的。言语听觉的优势半球化约在6岁时形成，言语运动的优势半球化约在10岁时形成。在正常人中，大脑两半球的功能不对称性差异是不显着的，一般说优势半球比非优势半球的功能仅强10％左右。有人认为说话口吃的人言语运动中枢的半球优势形成得不好，致使两侧半球参与言语运动的反应时出现差异，这是造成口吃的重要原因。

在人类的认知活动中，大脑两半球间主要通过胼胝体进行着信息交换和协同工作。因脑血管意外、肿瘤等脑外科疾病，对一些病人必须施行手术。这种破坏了胼胝体的病人成为研究两大脑半球功能不对称性的极好对象。临床治疗中还常对一些顽固性癫痫的病人，实行胼胝体切开手术以取得控制癫痫发作的疗效。心理学家们对这类病人手术前后进行了系统的心理学研究，发现大脑两半球功能不对称的许多事实。美国加利福尼亚技术学院心理学教授司派理是进行这类割裂脑研究的先驱，并因此而获得1981年诺贝尔医学奖。

二、割裂脑病人的实验分析

一名24岁的男病人在胼胝体后部切开手术实施前后分别进行了速示试验，即双耳分听测验和触觉命名试验。结果表明，术前该病人对左、右两侧视野中呈现的图片认知成绩和物体触觉命名成绩相等，对语词的视觉认知成绩和言语音节的听觉辨别能力左半球的功能略优于右半球。在手术之后，两半球间的胼胝体后部切断，上述3项试验成绩出现了两半球间的显着差异，左半球（右侧感受野）的成绩明显优于右半球（见表7-1）。手术前，两半球的差异很小，仅表现在语词速示试验和言语音节的双耳分听试验中，其成绩差仅约10％。手术以后4项测验成绩在左右两半球间，出现显着差异，说明两半球间联系部分割断以后，只有左半球才能很好完成认知内容的言语表达功能。手术以后7周内，进行3次速示试验，结果发现对呈现于左侧视野的语词刺激或图片刺激，病人的认知和言语表达能力逐渐有所改善。如让病人用言语表达在左侧视野看见了什么，他回答说觉得看见了什么东西，但叫不出名字或所见东西的名称出现在嘴边却一下子讲不出来。但此时让病人以手势表达看见东西的形状，则基本能正确反映出来。第一次手术后的第10周，给病人进行第二次手术，将胼胝体前部也切断。胼胝体全部切断后，病人对呈现在左侧视野物体的认知和言语表达能力再度变坏。他甚至回答说在左侧视野中未见到任何东西。这说明在胼胝体全部切断后，右半球感受到的神经信息完全不能传给左半球，即不能为左半球提供言语表达的信息，也不能提供认知信息。仅仅胼胝体后部切断时（第一次术后），右半球尚可为左半球提供部分信息，使病人能感知呈现于左视野的刺激物，并有不完善的部分言语表达。然而，如果让胼胝体完全切断的病人用左手从布袋中摸出一件物品，使之恰好与左侧视野闪现的物品名称相一致，则病人却能完成得很好，这说明右侧半球仍存在着语义的理解功能。与左半球相比，完全没有口头言语表达功能。对割裂脑病人进行多项能力测验后发现，右侧半球对拼凑积木块、绘图和临摹各种图形的形象思维能力显着优于左半球（见表7-1）。

表7-1 胼胝体手术前后病人认知测验成绩

除言语功能和形象思维能力在两半球功能中的差异，一些心理学家们还对大脑两半球在伴有情感性成分的认知活动中的不对称性进行了研究。给正常被试提出一些问题，请他们思考后回答。在他们思考这些问题时，用眼动仪记录其眼球运动情况。这种研究发现，被试思考和回答富有情绪性问题时，两眼多向左转；被试思考和回答非情绪性问题时，两眼多向右转。控制眼球运动的中枢位于对侧大脑半球的额叶（额叶眼区），所以，眼球向左转表明右半球活动为优势；眼球向右转表明左半球活动占优势。由此可以推论在情感性信息处理中，大脑右侧半球活动为优势，非情感性信息处理以左半球为优势。

综上所述，无论是对正常被试还是对割裂脑病人的研究都表明，大脑两半球在人类认知活动中的功能是不对称的。左侧大脑半球的言语功能和抽象思维功能优于右侧半球；右侧半球的空间概括能力的形象思维功能和情感性信息处理功能优于左半球。特别值得说明的是，两类思维活动的大脑两半球不对称性，只有10％左右的差异。因此，不对称性是相对的，那种左脑、右脑分工说是一种谬论。

三、应用现代构像技术的实验研究

20世纪80年代以后，正电子发射层描技术（PET）对区域性脑糖代谢率和血流量的测定，核磁共振和CT对脑结构的层描技术，为正常人和病人言语思维功能的研究提供了新手段，在言语思维脑机制的研究领域中积累了许多新的科学事实。

彼得森（S．E. Petersen）等人（1988）利用PET技术，采用减法的实验设计方案，研究了正常人言语感知、运动和联想功能时，脑区域性血流量的变化规律。减法实验设计就是让被试完成复杂程度不同的言语功能，将其区域性脑血流量根据认知任务复杂程度依次相减。最简单的是言语知觉，让被试听或看某个词，并不要求他们做任何反应；其次，让被试读出所见或听到的单词，这不仅含有单词感知功能，还包括言语运动功能。最复杂的是联想功能，要求被试看到或听到一个目标词，联想并说出达到目标词的动作，如看见“面包”一词，应该说出“吃”字。被试完成言语感知任务时，得到的区域性血流量减去安静时的基础值；完成语言运动任务时的脑区域性血流量减去感觉任务时的脑血流量；完成联想任务时脑血流量再减去语言运动任务的脑血流量。这种相减的结果，分别是语言感知、运动和联想过程所需要的区域性脑血流量。结果，首先完成语词被动感知任务时，依单词呈现方式（视觉或听觉）不同，被试两侧大脑的视觉或听觉初级和次级皮层脑血流量迅速增加，而且视、听皮层的血流量增加没有重叠现象。这说明语词感知过程在相应感觉通路的初级和次级皮层区内独立完成，与其他感觉通道不发生关系。其次，在语词读出任务中，两侧大脑的面部感觉与运动区皮层和辅助语言运动区皮层的脑血流量增加。最后，在语言联想功能中大脑额叶皮层，特别是左额下回（47区）和两半球前扣带回血流量增加。这些事实表明，语言感觉、运动功能不仅限于经典的布罗卡区和维尔尼克区，视、听皮层、面部感觉和运动区皮层，乃至扣带回皮层都与语言过程有关。而且语言信息加工过程的初级阶段并没有明显的半球一侧化现象，在复杂联想功能中，左额皮层的优势效应才较为显着。

科恩（R．M．Cohen）（1992）利用¹⁸ F-2-脱氧葡萄糖的PET技术，研究了55名正常人听觉鉴别反应过程中，脑区域性糖代谢率的变化。结果发现，同一声音刺激作为背景噪声和作为目标刺激时，引起脑区域性糖代谢率增加的部位不同。作为噪声刺激时，主要引起颞叶的糖代谢增高。而作为目标声刺激，引起被试密切注意和鉴别反应时，则引起左额叶皮层糖代谢率最高。此外，在海马、扣带回、基底神经节等结构也发生复杂的糖代谢率变化。拉姆齐（J．M．Rumsey）等人（1992）进一步发现，具有语音和字词意义的听觉刺激，引起糖代谢率增高，最突出的是左额叶区而不是颞叶皮层。因此，他们认为在语言的脑机制中，左额叶皮层有更重要的作用。