楊健，王紅，陳卓銘，廖成鉅，林珍萍

工作記憶在失語癥語言理解障礙診治中作用的研究進展

楊健，王紅，陳卓銘，廖成鉅，林珍萍

近年來，工作記憶與語言理解之間的關(guān)系受到心理學及教育學研究者越來越多的關(guān)注。本文從工作記憶的理論模型、評估方法及腦區(qū)定位等方面，綜述工作記憶在臨床失語癥語言理解障礙診治中的作用，并對工作記憶與理解障礙康復進程進行展望。

失語癥；工作記憶；理解；康復；綜述

[本文著錄格式]楊健，王紅，陳卓銘，等.工作記憶在失語癥語言理解障礙診治中作用的研究進展[J].中國康復理論與實踐, 2014,20(11):1008-1010.

工作記憶(working memory,WM)是指個體在執(zhí)行認知任務(wù)的過程中，對信息暫時儲存和加工的能量有限的系統(tǒng)，它是人類多種認知過程，如語言理解、智力、推理、解決問題、意識等加工的核心[1]。工作記憶包含有短時記憶，能對信息進行暫時保存并進行加工處理。失語癥是指因大腦受到損傷而引起語言形成和解釋能力下降，可體現(xiàn)在聽、說、讀、寫等方面。工作記憶的缺陷會導致失語癥理解困難[2]。本文對工作記憶在失語癥語言理解障礙診治中的作用進行總結(jié)。

1 工作記憶與失語癥語言理解障礙之間的關(guān)系

目前與語言理解有關(guān)的工作記憶理論模型主要有3個：工作記憶多成分模型、分離加工資源理論及容量有限理論。理解工作記憶的理論模型，有助于理解工作記憶與語言理解能力之間的關(guān)系。

1.1 工作記憶多成分模型

應(yīng)用于失語癥語言理解障礙最為廣泛的理論模型是工作記憶多成分模型。此理論由Baddeley等[1,3]提出，包括語音回路(phonological loop)、視空間模板(visuo-spatial sketchpad)、情境緩沖器(episodic buffer)和中央執(zhí)行系統(tǒng)(central executive)4部分。目前對于語言理解障礙的研究大多基于此理論模型。

語音回路主要負責語音信息的接收、儲存和加工控制[4]。它由語音儲存和發(fā)音控制加工兩部分組成。語音儲存保存語言信息，但時間非常短暫，只有1～2 s；信息要長期保存，只有通過發(fā)音控制進行復述。語言信息表現(xiàn)為聽覺形式的，能直接進入語音儲存；表現(xiàn)為視覺形式的，要先轉(zhuǎn)化為語音信息才能進行儲存。語音回路對言語語言的理解和加工處理有關(guān)鍵性的作用。如果沒有語音信息的輸入，就不能在工作記憶中形成相應(yīng)的語言信息，語言理解和加工過程就不可能發(fā)生。Baddeley等證實了語音回路在語言學習中的作用[5-6]。

視空間模板的主要作用是短時儲存、簡單處理視覺信息和空間信息，把語言表征與物體或視覺語言符號進行配對，識別物體及視覺語言[7-8]。這個系統(tǒng)的容量有限，短期視覺記憶系統(tǒng)在一定時間內(nèi)只能保持數(shù)個短信息，它在用語言描述物體的任務(wù)中起作用。

情景緩沖器是一個存儲各種類型信息的分系統(tǒng)，能把各種場景和情景的信息整合起來，并保存在里面[7,9]。它可提供容量平臺，將各種信息整合成完整連貫的情境。它受中央執(zhí)行器控制，中央執(zhí)行器系統(tǒng)可從中取出儲存的信息并進行加工處理。如果情景緩沖器受損，各種來源的信息在整合過程中會出現(xiàn)困難，從而影響語言的加工處理過程，最終導致語言理解能力下降。

中央執(zhí)行系統(tǒng)被認為是工作記憶模型的核心成分。它是一個能量有限的系統(tǒng)，主要負責協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)，同時協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)與長時記憶之間的聯(lián)系，并且對注意資源的協(xié)調(diào)和策略的選擇起關(guān)鍵作用，與計劃執(zhí)行也有一定的關(guān)聯(lián)性。中央執(zhí)行系統(tǒng)主要負責信息的處理，對各種語言信息(如詞匯、句法、句意)進行加工處理[1,3]。中央執(zhí)行系統(tǒng)受損，則無法進行語言加工處理，語言信息也就無從理解。

1.2 分離加工資源理論[10]

分離加工資源理論認為，語言信息的處理和加工過程使用不同的工作記憶；工作記憶由不同類型語言任務(wù)的分系統(tǒng)組成。工作記憶系統(tǒng)按加工是否有意識分為兩個部分，一部分用于實時無意識的加工(通過語法、韻律信息和語句水平的語義特征提取語句信息)，另一部分用于有意識的理解后加工，如長時語義記憶、推理、計劃行動等。這個理論可用于說明句子理解、工作記憶與數(shù)學技能之間的聯(lián)系。從不同途徑進入的信息在相同、共用的工作記憶里加工，構(gòu)建語法、語義和語音表征。這個理論可用于解釋工作記憶廣度受損，但患者仍可利用語法結(jié)構(gòu)等來幫助理解句子的含義。

1.3 容量有限理論[11-12]

容量有限理論認為，語言信息的儲存和加工在同一個工作記憶系統(tǒng)完成。語言的加工需要消耗能量，而這個系統(tǒng)的容量有限，且存在個體差異。在進行語言加工時，個體要統(tǒng)籌處理語言加工和儲存這兩個過程所消耗的能量。個體在語言加工中存在差異，個體差異影響著加工和儲存之間的資源分配形式。加工的效率與容量存在一定的關(guān)系，容量降低會引起語言加工效率的下降，從而導致語言理解困難。

多成分模型認為工作記憶的各個組成部分是緊密聯(lián)系的，每個成分的損傷都會影響其他組成部分的正常工作；分離加工理論認為工作記憶的各個組成部分是平行的，獨立工作，一個部分的受損不會影響其他部分正常工作；容量理論被認為相當于多成分模型中的中央執(zhí)行系統(tǒng)部分，主要突出其在語言理解中的作用。

2 工作記憶的評估方法在失語癥語言理解障礙評估中的運用

工作記憶的評估方法很多，目前還沒有系統(tǒng)的評價方法用于測量失語癥患者的工作記憶?，F(xiàn)主要介紹用于臨床失語癥評測的方法及在失語癥中語言理解評估中的應(yīng)用[1]。

2.1 韋氏記憶量表第3版(WMS-Ⅲ)

WMS-Ⅲ有3個分測試，順序背數(shù)廣度、倒序背數(shù)廣度和字母-數(shù)字排序用于測量工作記憶[13]。順序背數(shù)要求被試按照所聽到的順序復述每個數(shù)字，倒序背數(shù)要求被試把聽到的數(shù)字按相反的順序復述出來，字母-數(shù)字排序任務(wù)要求被試按要求先回憶數(shù)字，然后回憶字母，并把它們按升序排列。測試以聽覺方式呈現(xiàn)，以口頭方式回應(yīng)。若要用于測量失語癥患者的工作記憶，應(yīng)將該任務(wù)作適當修改，如將回應(yīng)方式由口頭變成再認。

使用WMS-Ⅲ的好處是該測試是標準化的，具有規(guī)范的數(shù)據(jù)。目前，廣度任務(wù)測試主要用于測量工作記憶的存儲容量。順序背數(shù)廣度可用于測量短期記憶和工作記憶的存儲[14]，倒序背數(shù)廣度及字母-數(shù)字排序除了能測量短期記憶及存儲外，還涉及信息加工過程，因此更適用于工作記憶的測量。然而，由于過于復雜，它并不適合于理解能力較差的失語癥患者。

2.2 閱讀廣度測驗及其變式

閱讀廣度測驗主要用于測量語言存儲能力和加工能力[15]。先讓被試閱讀一定數(shù)量的語句，然后讓其按閱讀時的次序復述每句話的最后一個詞。被試在正確閱讀的基礎(chǔ)上所能記住的句子最后一個單詞的數(shù)量即為閱讀廣度。目前用于失語癥的檢測多為在此基礎(chǔ)上設(shè)計的變式，如縮短句子的字數(shù)，把復述任務(wù)改為再認，把記住句子的最后一個詞改為記住句子中單獨的一個詞等。

Tompkins等將其用于評測右大腦半球損傷患者的工作記憶[16]；一些左大腦半球受損患者由于無法配合口頭回憶而不能完成測量。Caspari等使用確認任務(wù)代替回憶任務(wù)用于失語癥口語表達困難者[17]。Tompkins等采用綜合誤差計數(shù)，包括由被試作出回憶和判斷錯誤的總數(shù)，被試必須權(quán)衡準確度和速度之間的關(guān)系，作出相應(yīng)處理。Lehman等證實Tompkins等的聽覺廣度任務(wù)可用于準確評價右側(cè)顱腦損傷“工作記憶容量”[18]；然而，它不適用于表現(xiàn)為口頭表達能力差的工作記憶能力受損患者的測量。

此外，聽覺理解嚴重受損的失語癥患者，可能在判斷句子的真實性活動時表現(xiàn)不佳，并可能被誤認為是由于工作記憶缺陷所致。如果患者口頭表達能力尚可，并且有一定的理解能力，用這個來評測是合適的；但對于有嚴重理解障礙的失語癥患者，這個方法不合適。

2.3 N-BACK任務(wù)

N-BACK任務(wù)需要被試辨別現(xiàn)時呈現(xiàn)的刺激信息與之前呈現(xiàn)的第N個刺激信息的差異，通過控制當前刺激與目標刺激間隔的數(shù)量來控制容量負荷。N-BACK任務(wù)的刺激種類主要有字母配對、位置配對和圖片配對3種。

N-BACK任務(wù)用于測量失語癥有以下優(yōu)點：①它的指令比較簡單，因此非常適合那些有聽理解障礙的患者；②N-BACK任務(wù)不需要口頭答復，被試只需按鍵即可回應(yīng)，因此可用于有口語表達障礙的患者[19]；③可以測量反應(yīng)時間，這可幫助發(fā)現(xiàn)輕微的認識障礙[20]。

有研究者在成人失語癥工作記憶的研究中使用N-BACK任務(wù)來測量其語言理解能力[21-22]。他們的研究以聽覺形式呈現(xiàn)3種類型的刺激：數(shù)字、短的動物名稱、長的動物名稱，同時將回應(yīng)方式由回憶改為再認。結(jié)果失語癥患者2-BACK任務(wù)準確性比相匹配的正常人表現(xiàn)要差，認為與工作記憶容量受損，導致語言儲存及加工障礙有關(guān)。

3 工作記憶的腦區(qū)定位與失語癥腦損傷的關(guān)系

隨著功能神經(jīng)影像水平的不斷提高，無創(chuàng)性腦功能檢測技術(shù)，如功能磁共振成像(fMRI)和正電子斷層掃描(PET)等，已用于檢測工作記憶發(fā)生及加工處理階段的神經(jīng)激活模式。

Baddeley認為，工作記憶的語音回路位于Broca區(qū)(BA 6/ 44區(qū))等，視覺空間模板位于右半球BA 40/6/47區(qū)等，中央執(zhí)行系統(tǒng)位于BA 9/46區(qū)，語音存貯位于BA 40區(qū)，視覺緩存在BA 19區(qū)等[6]。但也有研究者認為，前額葉是對信息的注意、抑制和整合的主要腦區(qū)，中央執(zhí)行系統(tǒng)處理信息主要位于前額葉皮質(zhì)，信息儲存位于頂葉后側(cè)，Broca區(qū)、輔助運動區(qū)及前運動區(qū)有聲音信息復述功能，信息控制與協(xié)調(diào)位于背外側(cè)前額皮質(zhì)和前扣帶回，前額葉-頂葉聯(lián)合區(qū)域參與單詞信息的儲存；空間工作記憶主要由大腦右半球執(zhí)行，但保持、復述空間信息的腦區(qū)分別在大腦的頂枕區(qū)及前運動區(qū)[23-24]。

4 工作記憶的訓練在語言理解康復中的作用

工作記憶的任何環(huán)節(jié)受損都會影響語言功能。因此，正確評估語言障礙患者的工作記憶對設(shè)計合理的治療方案非常重要。Francis等對失語癥患者進行工作記憶訓練，證實隨著工作記憶的提升，患者的語言理解能力及復述能力均有提高，但短時記憶成績卻未見提高[25]。認為腦區(qū)受損的不可逆性導致工作記憶容量不會因為治療而改變，但語言加工效率卻有提升。這項研究結(jié)果符合容量理論模型的描述：若能合理利用有限工作記憶容量，可提高失語癥患者對語言的理解能力。同時，這一結(jié)果為臨床上失語癥治療提供了一些線索。如在臨床上可設(shè)計一些難度適中的記憶任務(wù)來訓練失語癥患者工作記憶的加工處理和儲存速度，為失語癥患者提供多種途徑的語言信息[26]，提高其語言理解能力。最近，一些研究者已經(jīng)在治療工作記憶障礙的成年人失語癥中取得一定的效果[25,27]。

5 小結(jié)與展望

目前對于工作記憶的研究大多局限在心理學及教育學等基礎(chǔ)方面，涉及臨床領(lǐng)域的研究相對較少。目前語言理解康復工作記憶的研究還存在很多問題，如工作記憶與語言加工之間關(guān)系的確切性質(zhì)是什么？這兩者之間是否有共同機制？如果工作記憶受損，如何才能有效地針對性治療？研究工作記憶與語言理解的關(guān)系，對失語癥語言理解的診斷、治療及預后有重要理論指導意義和實踐價值。它能驗證工作記憶理論模型的合理性，幫助我們理解語言障礙患者的語言認知系統(tǒng)的功能情況，有望為語言理解障礙的診治和康復開辟新的途徑。

[1]Baddeley A.Working memory:Theories,models,and controversies[J]. Annu Rev Psychol,2012,63(1):1-29.

[2]Caplan D,Michaud J,Hufford R.Short-term memory,working memory,and syntactic comprehension in aphasia[J].Cogn Neuropsychol, 2013,30(2):77-109.

[3]Baddeley AD.Is working memory still working?[J].Eur Psychol, 2002,7(2):85-97.

[4]Saeki E,Baddeley AD,Hitch GJ,et al.Breaking a habit:A further role of the phonological loop in action control[J].Mem Cognit,2013,41 (7):1065-1078.

[5]Herman AB,Houde JF,Vinogradov S,et al.Parsing the phonological loop:Activation timing in the dorsal speech stream determines accuracy in speech reproduction[J].J Neurosci,2013,33(13):5439-5453.

[6]Baddeley A.Working memory:Looking back and looking forward[J]. Nat Rev Neurosci,2003,4(10):829-839.

[7]Baddeley AD,Allen RJ,Hitch GJ.Binding in visual working memory: The role of the episodic buffer[J].Neuropsychologia,2011,49(6): 1393-1400.

[8]Monaco M,Costa A,Caltagirone C,et al.Forward and backward span for verbal and visuo-spatial data:Standardization and normative data from an Italian adult population[J].Neurol Sci,2013,34(5):749-754.

[9]Baddeley A.The episodic buffer:A new component of working memory?[J].Trends Cogn Sci,2000,4(11):417-423.

[10]Caplan D,Waters G.Memory mechanisms supporting syntactic comprehension[J].Psychon Bull Rev,2013,20(2):243-268.

[11]Just MA,Carpenter PA.A capacity theory of comprehension:Individual differences in working memory[J].Psychol Rev,1992,99(1): 122-149.

[12]Unsworth N,Fukuda K,Awh E,et al.Working memory and fluid intelligence:Capacity,attention control,and secondary memory retrieval[J].Cogn Psychol,2014,71(6):1-26.

[13]Harman-Smith YE,Mathias JL,Bowden SC,et al.Wechsler adult intelligence scale–third edition profiles and their relationship to self-reported outcome following traumatic brain injury[J].J Clin Exp Neuropsychol,2013,35(8):785-798.

[14]Connor LT,MacKay AJ,White DA.Working memory:A foundation for executive abilities and higher-order cognitive skills[J].Semin Speech Lang,2000,21(2):109-120.

[15]Daneman M,Carpenter PA.Individual differences in working memory and reading[J].J Verbal Learn Verbal Behav,1980,19(4):450-466.

[16]Tompkins CA.Rehabilitation for cognitive-communication disorders in right hemisphere brain damage[J].Arch Phys Med Rehabil,2012,93 (1):61-69.

[17]Caspari I,Parkinson SR,LaPointe LL,et al.Working memory and aphasia[J].Brain Cogn,1998,37(2):205-223.

[18]Lehman MT,Tompkins CA.Reliability and validity of an auditory working memory measure:Data from elderly and right-hemisphere damaged adults[J].Aphasiology,1998,12(7-8):771-785.

[19]Lang CJ.Continuous figure recognition in dementia and unilateral cerebral damage[J].Neuropsychologia,1989,27(5):619-628.

[20]Alison Crerar M.Aphasia rehabilitation and the strange neglect of speed[J].Neuropsychol Rehabil,2004,14(1-2):173-206.

[21]Gillam RB,Gillam SL.N-back and Cogmed working memory training:Proceed with caution[J].Perspect Lang Learn Educ,2012,19(3): 108-116.

[22]Mayer JF,Murray LL.Measuring working memory deficits in aphasia[J].J Commun Disord,2012,45(5):325-339.

[23]Smith EE,Jonides J.Working memory:A view from neuroimaging[J].Cogn Psychol,1997,33(1):5-42.

[24]Newhart M,Trupe LA,Gomez Y,et al.Asyntactic comprehension, working memory,and acute ischemia in Broca's area versus angular gyrus[J].Cortex,2012,48(10):1288-1297.

[25]Francis D,Clark N,Humphreys G.The treatment of an auditory working memory deficit and the implications for sentence comprehension abilities in mild"receptive"aphasia[J].Aphasiology,2003,17(8): 723-750.

[26]Hough M,Vogel D,Cannito M,et al.Influence of prior pictorial context on sentence comprehension in older versus younger aphasic subjects[J].Aphasiology,1997,11(3):235-247.

[27]Mayer JF,Murray LL.Approaches to the treatment of alexia in chronic aphasia[J].Aphasiology,2002,16(7):727-743.

Role of Working Memory in Comprehension in Aphasia(review)

YANG Jian,WANG Hong,CHEN Zhuo-ming,LIAO Cheng-ju,LIN Zhen-ping.The Language Disorders Center of the First Affiliated Hospital of Jinan University,Guangzhou,Guangdong 510630,China

In recent years,the relationship between working memory and language comprehension received more and more attention by many researchers,especially those of psychology and pedagogy.This article reviewed the researches on the working memory and language comprehension disorder in aphasia,including the theoretical model of working memory,assessment and brain positioning,etc.,and discussed the process of working memory and comprehension disorder in rehabilitation.

aphasia;working memory;comprehension;rehabilitation;review

10.3969/j.issn.1006-9771.2014.11.003

R395.1

A

1006-9771(2014)11-1008-03

2014-04-22

2014-05-14)

國家自然科學基金項目(No.81372113)。

暨南大學附屬第一醫(yī)院語言障礙中心，廣東廣州市510630。作者簡介：楊健(1983-)，男，漢族，廣西桂平市人，碩士研究生，主要研究方向：神經(jīng)康復。通訊作者：陳卓銘(1966-)，男，漢族，廣東廣州市人，博士，主任醫(yī)師、教授，主要從事神經(jīng)病學和康復醫(yī)學臨床及科研工作。E-mail:zm120tchzm@qq.com。