מבוא

שטף מילולי הוא היכולת להפיק תגובות מילוליות ייחודיות לפי קריטריון נתון: מילים מקטגוריה סמנטית מסוימת (שטף סמנטי) או מילים הפותחות בצליל מסוים (שטף פונמי). בשני סוגי השטף מעורבים תהליכים ניהוליים, כמו הפקת תגובות שאינן אוטומטיות, ניטור עצמי, קשב וזיכרון עבודה, וכן תהליכי שפה וזיכרון. ההבדל המרכזי ביניהם הוא ששטף סמנטי נשען יותר על הזיכרון הסמנטי ושטף פונמי על הזיכרון הפונולוגי, וייתכן שגם אסטרטגיות החיפוש בזיכרון שונות.

בהתאם לכך, לשני סוגי השטף יש מתאמים אנטומיים משותפים ונפרדים. ההנחה המקובלת היא ששניהם קשורים לרשת מצחית-רקתית נרחבת בהמיספרה השמאלית, ושטף פונמי תלוי יותר באזורים מצחיים ושטף סמנטי באזורים רקתיים. עם זאת, מחקרי נגעים ומחקרי הדמיה תפקודית בתהודה מגנטית (fMRI) חלוקים באשר לאזורים המדויקים באונות המצחיות והרקתיות, באשר למעורבות של אזורים תת-קליפתיים, קודקודיים ועורפיים ובאשר לתרומת ההמיספרה הימנית.

סיבה מרכזית לחוסר העקביות היא גודל המדגמים: אפשר לנתח רק אזורים שנפגעו אצל מספר מספיק של מטופלים, ולכן מחקרי הנגעים הקודמים כיסו רק חלק מהמוח. הגדול שבהם כלל 191 מטופלים, והשאר פחות מ-100. גם שיטות הממפות את הרשת האנטומית שהנגע משבש טרם יושמו בתחום השטף המילולי. לפיכך נערך מחקר רב-מרכזי של מיפוי נגע-תסמין ב-1,231 מטופלים לא מסוננים לאחר שבץ איסכמי, בשיטה רב-משתנית המבוססת על רגרסיית וקטורים תומכים, ולצדו ניתוח משלים של ניתוקי קישוריות.

שיטה

המטופלים נבחרו משתי קוהורטות קוריאניות של פגיעה קוגניטיבית וסקולרית, ואושפזו עם שבץ איסכמי חריף בין 2007 ל-2018. תנאי ההכללה היו סריקת תהודה מגנטית (MRI) שבה נראה האוטם החריף, פילוח מוצלח של האוטם והתאמתו למוח תבנית, והערכה נוירופסיכולוגית בתוך שנה מהשבץ. מתוך 1,591 מטופלים הוצאו 49 בשל איכות סריקה ירודה, 65 משום שלא ניתן היה לתחום את האוטם, 45 בשל כישלון בהתאמה למוח התבנית ו-191 בשל נתונים חסרים, ונותרו 1,231.

האוטמים פולחו ידנית, רובם (1,201) על דימות משוקלל דיפוזיה והשאר (30) על רצף עם דיכוי אות הנוזל, בידי מדרגים שלא ידעו את התוצאות הנוירופסיכולוגיות. ההסכמה בין מדרגים וההסכמה של מדרג עם עצמו היו גבוהות מאוד (מקדמי חפיפה של 0.80 ו-0.87). הסריקות ומפות הנגעים הותאמו למוח תבנית סטנדרטי ונבדקו חזותית. כדי למפות גם את הרשת שנפגעה, שימשה מפת הנגע של כל מטופל נקודת מוצא לטרקטוגרפיה, כלומר לשחזור מסלולי סיבי החומר הלבן, בנתוני דיפוזיה של עשרה נבדקים בריאים. כך התקבלה לכל ווקסל (יחידת נפח זעירה בתמונת המוח) הסתברות לניתוק, והמפה הומרה למפה דו-ערכית לפי סף של 50%.

שטף סמנטי נבדק בבקשה למנות כמה שיותר בעלי חיים בדקה, ושטף פונמי בשלושה ניסיונות של דקה, בכל אחד עיצור קוריאני אחר. הציונים תוקננו לפי גיל והשכלה והומרו לאחוזונים.

הקשר בין מיקום האוטם לשטף נבחן ברמת הווקסל הבודד. השיטה הרב-משתנית מביאה בחשבון את המתאמים בין ווקסלים, הנובעים מכך שאוטמים עוקבים אחר מבנה העץ העורקי, ולכן היא מאתרת את המתאמים העצביים בדיוק רב יותר. נערך תיקון לנפח האוטם, למין ולנוכחות שבץ ישן ואוטמים לקונריים, ונכללו רק ווקסלים שנפגעו אצל חמישה מטופלים לפחות. המתאם בין הציונים בפועל לציונים שחזה המודל היה 0.60 בשטף סמנטי ו-0.61 בשטף פונמי. לשם השוואה נערך גם ניתוח חד-משתני, ובניתוח נוסף תוקנו התוצאות לגיל ולזמן שחלף מהשבץ עד ההערכה. אותה גישה יושמה על מפות הניתוק, עם תיקון לנפח הניתוק, ודיוק הניבוי שם היה 0.41 בשטף סמנטי ו-0.34 בשטף פונמי.

ממצאים

גילם הממוצע של המטופלים היה 66.6 שנים, 62.3% היו גברים וחציון שנות ההשכלה היה 12. המטופלים מנו בממוצע 12.1 בעלי חיים בדקה וכשש מילים בכל ניסיון פונמי, והאחוזון המתוקנן הממוצע היה 28.0 בשטף הסמנטי ו-29.6 בשטף הפונמי. הנגעים התפלגו באופן דומה בשתי ההמיספרות, ו-71.4% מנפח המוח כולו נכללו בניתוח.

הווקסלים המובהקים המשותפים לשני סוגי השטף נמצאו כמעט רק בהמיספרה השמאלית: בעיקר בקליפה המצחית-רקתית, ובמידה פחותה באזורים קודקודיים ועורפיים, בתלמוס, בגרעיני הבסיס ובחומר הלבן הסמוך. לשטף פונמי בלבד נקשרו החלקים הקדמיים של הפיתולים הרקתיים האמצעי והתחתון; בחלק הקדמי של הפיתול הרקתי האמצעי, למשל, היו מובהקים 43% מהווקסלים בשטף הפונמי לעומת 2% בשטף הסמנטי. לשטף סמנטי בלבד נקשרו החלקים הרקתיים-עורפיים של הפיתולים הרקתיים האמצעי והתחתון, הפיתול דמוי הכישור כולו, החלק האחורי של הפיתול הפאראהיפוקמפלי, החלק המשולש של הפיתול המצחי התחתון, הקליפה האורביטו-פרונטלית והספלניום, החלק האחורי של כפיס המוח. בניתוח החד-משתני נמצאו פחות ווקסלים באזורים הרקתיים התחתונים, ומעורבות האזורים הרקתיים המדיאליים והפיתול דמוי הכישור בשטף הסמנטי לא התגלתה. תיקון לעיתוי ההערכה לא שינה את התוצאות.

גם בניתוח מפות הניתוק כמעט כל הווקסלים המובהקים היו בהמיספרה השמאלית. מתאמים משותפים נמצאו בעיקר בקשרים שבין התלמוס השמאלי לקליפה הקדם-מצחית. לשטף הפונמי נקשרה רשת נרחבת יותר של חומר לבן מצחי-קודקודי וסביב הסדק הסילבי (פריסילבי). לשטף הסמנטי נקשרו אשכולות רקתיים שמאליים, גרעינים בתלמוס המקרינים אל האונה הרקתית וקשרים אורביטו-פרונטליים בשתי ההמיספרות, וניתוק הפורניקס השמאלי נקשר אך ורק אליו. ניתוקים בברך של כפיס המוח נקשרו לשני סוגי השטף, ואילו ניתוקים בספלניום, עם קשרים לחומר הלבן האחורי בהמיספרה הימנית, נקשרו לשטף הסמנטי.

דיון

שני הניתוחים מצביעים על רשת קליפתית ותת-קליפתית רחבה בהמיספרה השמאלית, שחלקה משותף לשני סוגי השטף וחלקה ייחודי לכל אחד מהם. מפה כזאת עשויה לסייע גם בפרשנות קלינית של ירידה בשטף אצל מטופל מסוים.

הממצאים תואמים את ההנחה ששטף פונמי תלוי יותר באזורים מצחיים-קודקודיים ושטף סמנטי באזורים רקתיים, בהתאם למודל שני הנתיבים של עיבוד הדיבור, הכולל נתיב מוטורי-פונולוגי ונתיב לקסיקלי-סמנטי. עם זאת, החלוקה ברקה עדינה יותר מכפי שתואר: הפיתול הרקתי העליון וקוטב הרקה מעורבים בשני סוגי השטף, ובאונה הרקתית השמאלית מתגלה הפרדה בין אזורים אחוריים ומדיאליים, המשרתים את השטף הסמנטי, לבין אזורים קדמיים-צדדיים, המשרתים את השטף הפונמי. להפרדה זו, שלא דווחה במפורש בעבר, יש כמה הסברים אפשריים:

• בקרה סמנטית, כלומר בחירה מכוונת מלמעלה של תגובות לפי אילוץ סמנטי, חיונית בשטף סמנטי ולא בשטף פונמי, הנשען יותר על שליפה מלמטה. תהליך זה יוחס לאזורים רקתיים אחוריים ולחלק המשולש של הפיתול המצחי התחתון, ושניהם נמצאו קשורים רק לשטף הסמנטי.
• מעורבות הקליפה הרקתית-עורפית והמדיאלית בשטף הסמנטי משקפת כנראה ייצוגים סמנטיים, ובייחוד זיכרון סמנטי של יצורים חיים, הקשור בעיבוד חזותי. גם שטף פונמי זקוק לזיכרון הסמנטי כדי לוודא שרצף צלילים הוא מילה קיימת, ואפשר שהוא נשען דווקא על הייצוגים המופשטים והכלליים של הרקה הקדמית, אם כי אין לכך עדיין תמיכה בספרות.
• ההפרדה עשויה לשקף את ההבחנה בין הלמה (התכונות הסמנטיות-תחביריות של מילה) לבין הלקסמה (תכונותיה המורפו-פונולוגיות), בהתאם לממצאים שלפיהם גירוי של הרקה הקדמית משבש באופן בררני את העיבוד הפונולוגי, וגירוי של אזורים רקתיים תחתונים ואחוריים משבש את העיבוד הסמנטי.
• מעורבות הרקה הקדמית בשטף פונמי עשויה לשקף עומס ניהולי גבוה יותר, שהרי המטופלים מנו בדקה כמעט פי שניים פריטים במטלה הסמנטית.

מעורבות הפורניקס השמאלי בשטף הסמנטי היא ממצא חדש, וייתכן שהיא משקפת תהליכי זיכרון אפיזודי המספקים הקשר לשליפה, למשל שחזור של ביקור בגן החיות, תהליך שאינו רלוונטי לשטף פונמי.

התלות הרבה יותר של שטף פונמי באזורים מצחיים ופריסילביים בלטה בעיקר בניתוח מפות הניתוק, שבו נמצאה בשטף הפונמי מעורבות ייחודית של החלק האחורי של הקופסית החיצונית והיקף רחב יותר של חומר לבן פריסילבי ומצחי-קודקודי. אפשר להסביר זאת בהסתמכות של שטף פונמי על הלולאה הפונולוגית, המערבת את הפיתול הרקתי העליון, את הפיתול העל-שולי ואזורים מצחיים תחתונים. החלק המשולש של הפיתול המצחי התחתון, לעומת זאת, נמצא מעורב רק בשטף סמנטי, ממצא שדווח בעבר בהדמיה תפקודית והודגם כעת לראשונה אצל מטופלים עם נגעים מוחיים.

בהמיספרה הימנית כמעט לא נמצאו ווקסלים רלוונטיים בניתוח מיקום האוטם, אף ששתי ההמיספרות יוצגו במדגם במידה שווה. הבולט מביניהם היה הפיתול הקדם-מרכזי, ובו פחות מ-1% מהווקסלים שנבדקו, וייתכן שתרומת ההמיספרה הימנית מסתכמת בפעילות מוטורית של הדיבור. מנגד, ניתוק סיבי כפיס המוח שבין האונות המצחיות נקשר לשטף, בעיקר הפונמי, וניתוק הסיבים שבין האזורים הקליפתיים האחוריים וכמה אשכולות בחומר הלבן הימני האחורי נקשרו רק לשטף הסמנטי. לכן אין לשלול תרומה של ההמיספרה הימנית, אולי דרך אסטרטגיה של דמיון חזותי, אך היא מוגבלת מאוד.

חוזקות, שיקולים מתודולוגיים ומגבלות

החוזקות העיקריות הן גודל המדגם והכיסוי הנרחב של המוח, האופי הרב-מרכזי, פרוטוקול סריקה אחיד והשיטה הרב-משתנית, שנמצאה רגישה וספציפית יותר מהשיטות החד-משתניות. ניתוח מפות הניתוק אפשר לבחון גם השפעה של ניתוקים מרוחקים. כל שיטות מיפוי הנגע-תסמין חשופות לטעות מסוימת באיתור אזורים קריטיים, והסף האופטימלי למספר המטופלים שצריך להיות להם נגע בווקסל כדי שייכלל בניתוח אינו ידוע. סף של חמישה מטופלים שיפר את הדיוק בסימולציות של 100 מטופלים, אך במדגם גדול בהרבה הסף הראוי עשוי להיות אחר.

קיימות גם כמה מגבלות. ראשית, ההערכה הקוגניטיבית הייתה סטנדרטית ולא כללה מבחנים לתהליכי המשנה של השטף, ולכן הפרשנות הקוגניטיבית נשענת על הספרות ולא על נתונים אמפיריים. שנית, ההשוואה בין שני סוגי השטף איכותית, שכן הכללת סוג השטף האחר כמשתנה מבוקר עלולה ליצור עיוותים סטטיסטיים. שלישית, הזמן בין השבץ להערכה נע בין יום אחד ל-365 ימים, ובזמן זה עשויה להתרחש החלמה קוגניטיבית, אם כי התיקון לעיתוי ההערכה לא שינה את התוצאות. רביעית, ייתכנו עיוותים בשל בצקת בשלב החריף ובשל הרזולוציה המוגבלת של הסריקות.

מסקנה

המתאמים האנטומיים המשותפים לשטף הפונמי ולשטף הסמנטי, ברשת קליפתית ותת-קליפתית רחבה בהמיספרה השמאלית, משקפים תהליכים קוגניטיביים משותפים. לעומת זאת, באונה הרקתית השמאלית נמצאה הפרדה: הקליפה המדיאלית והקליפה הצדדית האחורית מעורבות רק בשטף סמנטי, והקליפה הצדדית הקדמית רק בשטף פונמי. החלק המשולש של הפיתול המצחי התחתון השמאלי מעורב רק בשטף סמנטי, ואילו השטף הפונמי נשען על חומר לבן פריסילבי ומצחי-קודקודי נרחב יותר. המתאמים הייחודיים משקפים ככל הנראה מעורבות שונה של הזיכרון הלקסיקלי-סמנטי ושל הזיכרון הפונולוגי, ואולי גם של תהליכים ניהוליים.

מקור

Biesbroek, J. M., Lim, J.-S., Weaver, N. A., Arikan, G., Kang, Y., Kim, B. J., Kuijf, H. J., Postma, A., Lee, B.-C., Lee, K.-J., Yu, K.-H., Bae, H.-J., & Biessels, G. J. (2021). Anatomy of phonemic and semantic fluency: A lesion and disconnectome study in 1231 stroke patients. Cortex, 143, 148–163.