情感韵律与面部表情线索差异性增强急性左半球及右半球卒中幸存者的口语句子与话语理解

《Neuropsychologia》：Affective prosody and facial expression cues differentially augment spoken sentence and discourse comprehension for acute left and right hemisphere stroke survivors

　　

摘要

口语句子和话语的理解受左半球（LH）和右半球（RH）脑损伤的影响不同，如卒中引起的损伤。理解能力缺陷会对一个人的信息处理能力、参与日常生活以及建立和维护关系的能力产生限制性影响。这项横断面观察研究评估了不同韵律条件下LH和RH卒中幸存者在句子和话语层面的理解差异，并考察了理解能力与LH和RH关键区域损伤之间的关系。参与者包括43名LH和46名RH急性卒中幸存者以及39名对照组。所有参与者均完成了院内临床评估，包括以三种条件呈现的短段落：中性韵律、情感韵律，以及情感韵律加面部表情线索。卒中幸存者还完成了磁共振成像检查。与预期一致，卒中参与者在各条件下的理解准确率均低于对照组。LH参与者在"情感韵律加面部表情"条件下的准确率高于中性韵律条件，且LH总损伤体积与表现相关。RH参与者在"情感韵律"和"情感韵律加面部表情"条件下的准确率高于中性韵律条件。总体而言，两组分数从条件1到条件3呈线性增长。没有任何预设的LH或RH脑区域与表现显著相关。研究结果表明，一些存在理解能力缺陷的急性LH和RH卒中幸存者可以从情感韵律和面部表情线索中获益，但为了获得最大收益，可能需要不同的或额外的线索。

引言

卒中仍是全球致残的主要原因之一（Feigin等，2023；Prust等，2024）。最新估计显示，从2020年到2030年及以后，全球缺血性卒中的发病率将在各个社会人口学层次和年龄组别中增加，包括年轻人和中年人（<55岁）（Feigin等，2023；Pu、Wang等，2023）。在美国，心血管疾病的不利趋势，包括高血压、糖尿病以及卒中风险增加，预计将进一步恶化（Joynt Maddox等，2024）。因此，除了旨在降低卒中发病率和提高急性卒中干预有效性的努力外，旨在通过康复最小化残疾负担的努力也极为重要。通过卒中康复降低残疾负担有可能显著改善卒中幸存者及其照护者的生活质量，增加他们的社会参与，并有益于他们的情感健康。可以说，这些考量依赖于交流者之间的口语和书面句子及话语，当这些交流受阻时，会给卒中恢复期间带来额外的重大负担（例如Blonder等2012；Ezekiel等，2019；Hewetson等，2021）。因此，针对卒中后的句子和话语困难是减少感知到的残疾负担的关键。

本研究旨在评估口语交流方式的改变在多大程度上能改善急性左半球（LH）和右半球（RH）卒中幸存者的句子和话语听觉理解能力，以及这两组之间的差异。听觉理解在LH和RH卒中后通常受损，且被卒中幸存者视为高度需要的沟通技能，因为它能促进对话参与（Manning等，2019）。因此，识别促进理解、增强卒中幸存者与其照护者及社区之间沟通的因素至关重要，尤其是在理解能力缺陷构成沟通障碍时。

听觉理解缺陷发生在约三分之二的伴有失语的LH卒中幸存者中——失语是一种基于语言的沟通障碍（Sinanovi?等，2011），但更准确的说法是，在导致失语的LH卒中后，听觉理解能力很少完全完好无损。听觉理解能力——不要与听觉感知或书面理解能力混淆——是临床医生在评估LH卒中幸存者时收集的重要诊断信息之一，因为它有助于识别失语亚型并协助康复计划制定。听觉理解能力可在单词、句子和话语层面受损。任何或所有层面的缺陷都会影响一个人日常生活中理解他人的能力。

例如，在句子和话语/对话层面存在听觉理解缺陷的人可能会较少参与对话或参与不成功，误解他人的意图信息，或者开始被他人排除在信息、思想和信念的交流之外。口语理解缺陷还会影响一个人在言语、语言、认知、职业和物理康复课程中理解口语交流的能力，因为这些疗法主要通过口语交流进行传递。因此，对较长话语和/或话语的听觉理解缺陷可能对卒中幸存者在社交和康复领域的参与有害。事实上，研究发现，伴有理解缺陷的失语患者与没有功能性理解缺陷的失语患者相比，功能预后更差，康复项目的退出率更高（Fleming等，2021；Paolucci等，2005）。研究损伤-缺陷关联的研究已识别出LH中与较长话语理解相关的多个感兴趣区域（ROI），包括左侧后部颞上回、缘上回和胼胝体后回（Barbey等，2014；Bornkessel-Schlesewsky & Friederici，2007；den Ouden等，2019；Lukic等，2021；Lwi等，2021；Naeser等，1987；Selnes等，1983；Wilson等，2023）。这些ROI损伤更大的人可能在句子和话语层面的理解上表现出更大的障碍。制定能够可靠改善LH卒中幸存者句子和话语层面听觉理解能力的策略和干预措施，将满足该人群的关键需求。

RH卒中后的沟通障碍与LH卒中不同，有时不如LH卒中明显，但仍对RH卒中幸存者的沟通参与产生限制性影响（例如Blake等，即将发表；Fannin等，2023）。RH卒中后的听觉理解缺陷更多是基于语用和元语言层面的，而LH卒中后的理解缺陷则更多基于语言层面，可以包括以下方面的障碍：(1)理解他人通过言语韵律和/或面部表情传达的情感，(2)理解抽象或非字面语言，(3)推理能力，(4)考虑心智理论（即理解他人观点），以及其他方面（Champagne-Lavau & Joanette，2009；Ferré等，2012；Frau等，2025；Minga等，2022；Minga等，2023；Tompkins等，2015）。当韵律和语言信息发生冲突时，如反讽，听者依赖于整合所说的内容、说话的方式以及说话的情境来推导说话者的意图含义（例如Mauchand等，2020；Woodland & Voyer，2011），这突显了韵律这一副语言元素在交流者之间成功交流中的重要性。

RH脑损伤相关的理解障碍在话语层面的信息处理和理解中尤为明显（Blake等，即将发表；Tompkins等，2015）。研究损伤-缺陷关联的研究已识别出RH中与话语理解相关的多个ROI，包括右侧后部颞中回和颞上回、矢状层状结构和尾状核（Durfee等，2021；Griffin等，2006；Schmidt等，2012；Sheppard等，2021）。这些ROI损伤更大的人可能在话语理解上表现出更大的障碍。此外，情感韵律障碍——即"使用及/或理解韵律轮廓来表达意义和情感的缺陷"（Lehman Blake，2021，第162页）——对于RH脑损伤的患者在话语/对话层面尤为关键，因为大量的意义和信息是通过韵律轮廓、语言外的面部表情和非字面语言元素在不同方言中表达的。因此，理解通过韵律传达的意义（以及在表达时使用韵律变化来传达意义）对于沟通交流的成功至关重要。RH卒中后的情感韵律障碍估计发生在20%-80%的RH卒中幸存者中，但由于这种缺陷很少被检测，确切估计仍未知（Blake等，2002；Dara等，2014；Ramsey & Blake，2020）。在话语理解能力和理解表达情感韵律轮廓的能力方面的缺陷，对个人准确理解他人的信息和意图的能力有深远影响。这些语用语言的变化已被发现会负面影响互动的成功，这对浪漫关系、友谊和社会关系都是有害的（Blonder等，2012；Minga等，2022）。情感识别准确性降低甚至与RH卒中幸存者社会活动减少以及他人报告的社会支持水平降低相关（O'Connell等，2022）。考察对听觉呈现信息的传递方式进行修改是否能改善RH卒中幸存者的句子和话语理解能力，尤其是当信息涉及高度依赖语境和情感相关的信息时，将满足该人群的关键需求。

对听觉呈现信息的传递方式进行修改以提高卒中幸存者听觉理解的一种方法是加入与意图信息的情感价相匹配的冗余促进性韵律和/或面部表情线索。例如，在向患有句子或话语层面理解缺陷的人传达好消息时，提高音调、抬高眉毛并在说话时微笑可能帮助该人检测到好消息的积极性质，从而可能提高其理解您意图信息的能力。这种通过韵律和面部表情检测口语情感价的能力，使得一名单语英语使用者在观看没有英语字幕的外语电影时，能够理解屏幕上发生了什么好事、有趣的事、悲伤的事或出乎意料的事。

重要的是，两个大脑半球对副语言和语言外信息的处理和解释有差异；因此，这些线索在多大程度上促进LH和RH卒中幸存者的理解可能存在差异（Lancker & Sidtis，1992）。例如，有证据表明，LH中与听觉理解相关区域受损的人仍能处理和理解句子的情感语调并识别韵律情感表达（Barrett等，1999；Pell & Baum，1997）。Geigenberger和Ziegler（2001）的一项研究表明，一组LH卒中后失语症患者，其中一些人伴有严重的理解缺陷和/或全面性失语，尽管其缺陷的严重性和性质，仍能通过言语韵律识别口语表达的情感内容。因此，即使有严重理解缺陷的人，在有韵律线索时也可能能更准确地理解。也有证据表明，LH脑损伤的人能够识别和分辨情感面部表情，在面部表情区分和描述任务上的表现往往与对照组相似（有时甚至相当），与RH损伤者相比（DeKosky等，1980；Heilman，2021）。

说话者经常利用LH脑损伤后部分人仍具有处理和理解情感韵律和面部表情的能力这一事实——无论是无意识地、直觉性地还是根据他人的建议——通过增强其韵律和面部表情来帮助对话伙伴更好地理解其意图信息。这种"策略"反映在许多与失语症患者交流的沟通建议中。例如，美国全国失语症协会建议说话者应通过面部表情和言语相结合的方式与失语症患者交流，并在与失语症患者说话时强调关键词（N.A.A.，日期不详）。其他资源建议说话者应"使用面部线索和语音语调来帮助对方理解信息，即使他们不理解词语"（Englert，2024）。总体而言，在口语交流中增加情感韵律和示范性的面部表情可能提高LH卒中幸存者在某些情况下对口语句子和话语的理解能力，即使他们对个别词语的理解可能存在障碍。

相比之下，RH脑损伤的人因损伤而在基于韵律的情感识别任务上表现受损，并在面部表情情感检测方面存在缺陷（例如Geigenberger & Ziegler，2001；Heilman，2021）。

因此，与左半球中风患者相比，情感韵律和面部表情线索可能对右半球中风患者的准确理解促进作用不大。然而，一些研究发现，右半球脑损伤患者的情感韵律处理能力是完整的（例如，Br?dvik等人，1991；Pell & Baum，1997）。可能并非所有右半球中风患者都有困难识别情感韵律，正如并非所有左半球中风患者都有听觉理解缺陷一样。此外，研究表明，话语中信息冗余程度越高，右半球中风幸存者越能从语境中推导出正确含义（例如，Blake & Lesniewicz，2005；Tompkins，1991；Tompkins & Flowers，1987；Zezinka & Tompkins，2015）。因此，情感韵律和面部表情线索可能对右半球中风幸存者理解口语句子和话语有促进作用，也可能没有促进作用，这可能取决于冗余程度以及右半球被认为对处理韵律和面部表情至关重要的关键区域是否存在损伤或无明显损伤。总体而言，此类韵律和面部表情线索在多大程度上能够增强或改善左半球和右半球中风幸存者的口语理解能力仍不清楚。本研究旨在评估情感韵律和面部表情线索在多大程度上对急性左半球和右半球中风幸存者的句子和话语理解有促进作用。为此，我们在三个条件下的句子和短段落中比较了这两组与一组健康对照者的表现，这些条件具有不同程度的情感线索（中性韵律/无线索、情感韵律线索、情感韵律+面部表情线索）。

首先，我们旨在确立急性左半球和右半球中风幸存者在与句子和话语理解相关的任务中，在所有条件下的表现都比健康对照者差。我们预测，由于中风造成的缺陷，左半球和右半球中风幸存者群体在三个任务条件下的准确率得分将显著低于健康对照者（1：中性韵律/无线索；2：情感韵律线索；3：情感韵律和面部表情线索），并且右半球中风幸存者的准确率将显著高于左半球中风幸存者，这是由于他们缺陷性质的差异（即，由右半球损伤引起的理解缺陷更多是语用和元语言性质的，而左半球损伤引起的则不是）。我们还旨在确立，在具有情感韵律和面部表情线索的条件下的平均表现将显著高于中性韵律/无线索条件下的平均表现，以确认所提供的情感线索在所有组中相比中性韵律条件产生了显著的准确率提升（即，确保所添加的线索对理解准确率有益而非有害）。

接下来，我们旨在评估情感韵律和面部表情线索在多大程度上提高了那些在呈现中性韵律的句子和段落时表现出理解障碍的中风幸存者的理解准确率。我们预测，对于中性呈现的段落存在理解障碍的左半球中风幸存者，在提供这些线索时会经历理解准确率的显著增加，因为一些存在理解缺陷的左半球中风幸存者保留了理解情感语调和情感表情的能力。我们预测，对于中性呈现的段落存在理解障碍的右半球中风幸存者，在中性韵律和情感韵律条件之间的准确率不会经历显著增加，因为一些右半球脑损伤患者表现出基于韵律的情感识别和面部表情情绪检测的理解障碍，因此，添加这些线索不会改变或改善他们的理解。

接下来，我们旨在评估左半球和右半球中风幸存者群体中准确率因情感韵律和/或面部表情线索而增加的比例是否存在显著差异。我们预测，左半球组中因获得线索而准确率提高的参与者比例将显著大于右半球组，同样是由于右半球损伤患者对韵律和面部表情识别的预期障碍。

最后，我们旨在评估对某些已知对理解口语句子和话语重要的左半球和右半球感兴趣区域的损伤程度更大的参与者是否会有更差的总体理解表现。一些研究调查了左半球内与句子层面理解相关的神经机制，识别了左后部颞上回、缘上回和后扣带回的感兴趣区域（Barbey等人，2014；Bornkessel-Schlesewsky & Friederici，2007；den Ouden等人，2019；Lukic等人，2021；Lwi等人，2021；Naeser等人，1987；Selnes等人，1983；Wilson等人，2023）。研究调查了右半球内与话语理解、情感韵律识别和情绪面部表情识别相关的神经相关物，识别了右后部颞中回和颞上回、矢状层和尾状核（Durfee等人，2021；Griffin等人，2006；Schmidt等人，2012；Sheppard等人，2021）。我们预测，对这些区域损伤程度更大的参与者将比对这些区域损伤较少或没有损伤的参与者有更差的总体表现。

**设计**
本研究使用的数据是作为一项纵向观察性病例对照研究的一部分收集的，旨在更好地了解中风后语言障碍患者在中风后的十二个月内是如何改善的。本研究是该纵向研究数据子集的回顾性横断面分析。

**样本招募与数据收集**
我们从约翰斯·霍普金斯医院（JHH）和约翰斯·霍普金斯湾景医疗中心招募了急性中风参与者和对照参与者。

**左半球中风**
五十七名入院至JHH或JHBMC的左半球中风幸存者同意参与研究，并在2022年2月至5月期间完成了评估。

十名参与者被排除在分析之外，因为他们在任务中没有做出回应；三名因行为评估数据不完整被排除；两名因MRI上没有急性梗死证据被排除；四名因MRI上显示广泛双侧缺血性发现被排除；以及五名……

**讨论**
本研究旨在评估通过情感韵律和面部表情线索修改口语句子和话语的呈现方式在多大程度上改善了中风幸存者的听觉理解准确率，两组之间存在什么差异，以及是否存在与总体表现（即，总体话语理解、从线索中获益）相关的神经相关物。首先，我们旨在确立在群体水平上，左半球和右半球中风幸存者将会……

**结论**
在本研究中，我们考察了急性左半球和右半球中风幸存者的句子和话语理解表现之间的差异。对于中性产生的故事表现出理解障碍的左半球中风幸存者，在提供情感韵律和面部表情线索时获益最大。这一发现证实了之前的研究工作，即视觉情感信息似乎比听觉（韵律）情感信息更具促进作用。对于表现出理解障碍的右半球中风幸存者……

**CRediT作者贡献声明**
Argye Hillis：撰写–审阅与编辑、监督、资源、方法论、资金获取、形式分析、概念化。Joseph Kang：撰写–审阅与编辑、项目管理、调查。Hana Kim：撰写–审阅与编辑、项目管理、调查。Lisa Bunker：撰写–审阅与编辑、验证、监督、项目管理、方法论、数据整理、概念化。Victor You：撰写–审阅与编辑、验证、数据整理。

**未引用参考文献**
Blake等人；Hoaglin and Welsch, 1987；Lanzoni等人，2019；Maddox等人，2024；National Aphasia Association；Plowman等人，2012。

**伦理声明**
已从所有参与者或其法律代表处获得参与研究和发表文章的书面知情同意。参与者的隐私权得到了尊重。本研究按照研究所在地的相关法律、监管框架和指导方针进行。本研究获得了约翰斯·霍普金斯医学机构审查委员会的批准。（批准号：NA_00042097）

**数据可用性声明**
支持本研究结果的数据可向作者AEH提出合理请求后获得。

**资助**
本工作由国家聋人及其他交流障碍研究所资助项目R01DC05375和R01DC025466支持。

**致谢**
本工作由国家卫生研究院国家聋人及其他交流障碍研究所资助项目R01DC05375和R01DC025466（PI：Argye E. Hillis）支持。内容完全由作者负责，不一定代表NIH的官方观点。我们感谢研究参与者及其照护者的时间和努力。我们还想感谢中风认知结局与康复（SCORE）实验室其他成员的贡献。

Victoria E. Tilton-Bolowsky | Alexandra Zezinka Durfee | Lisa D. Bunker | Victor You | Joseph Kang | Hana Kim | Argye E. Hillis
美国马里兰州巴尔的摩市约翰斯·霍普金斯大学医学院神经内科