复杂适应性系统理论在言语认知康复中的应用前景

复杂适应性系统理论在言语认知康复中的应用前景中国康复医学杂志江钟立林枫孟殿怀2006年2月第21卷第2期复杂适应性系统理论•复杂适应性系统是指互作用的具有适应性的主体的集合，每个主体能够根据其本身所处环境的信息采取适当的行为，其目的是保证各生命体的繁衍和进化，保障社会的进步和发展。在自然界，生态系统、免疫系统、细胞、发育中的胚胎乃至蛋白质、基因等存在着复杂系统的调节机制以适应外环境的变化。在人文社会科学，政党、行政管理、社团乃至具有社会属性的蚁群、蜂群等也通过其内在的自适应调节机制保证本系统或族群的生存和发展。构建复杂适应系统必须具有两个至关重要的条件：每个系统都是由许多平行作用的“主体”组成的网络。这某个网络中的控制力是相当分散的，并不存在个特定的绝对控制力。例如人脑的主体是神经细胞，生态系统中的主体是物种，细胞中的主体是细胞核和线粒体等细胞器，胚胎中的主体就是细胞等。每个系统都是具有多层次的组织，并形成隶属关系各个层次的主体对更高层次的主体来说都是一个基建单元，复杂系统的适应机制在于不断的修整和重组自己的基建单元人脑中，一组神经元会形成言语中枢，另外一组神经元则会形成运动中枢，还有一组神经元会形成视觉中枢。生物体的下一代会在进化过程中修整和重组自身组织。人类个体在与世界的接触中不断学习，人脑神经元之间的无数关联随之不断加强或减弱。言语是一个复杂适应性系统言语系统可以说是一个复杂适应性系统，因为它符合复杂适应性系统的两大基本要素:言语是以大量的单词（主体）为建筑材料构建而成的，这些单词形成一个平行的词语网络。言语交流，是每个单词都处于一个由其自身和其他主体相互作用而形成的言语环境中。各个单词有其习惯性搭配的词语范围，表达相对应的语义。每个单词和其他单词（主体）相互搭配构成了特定的厌恶交流内容。为了表达不同的主题思想，各个单词不断根据其他单词的动向而进行动态组合。言语系统存在着多层次的隶属结构形式包括主、谓、宾、介词等语法成分；听、说、读、写等交流行为；音素、字、词、短语、句子等结构层次；家庭、社区和社会等功能层面。一段话的意思无法通过已知的词频分布直接能推演得到，而需要借助于语法结构层次和社会文化背景方能辨别理解。同样，如果仅考虑各个平行的主体（单词）功能而忽视言语系统的多层次隶属关系，就如将一篇文章打乱，虽然其词频分布并未改变，但是其内容则变得无法理解。复杂适应性系统的两大特征涌现性。网络性。最新研究表明，复杂适应性系统的网络性具有小世界性特点：成长性，复杂适应性系统的网络主体处于不断增长的过程中，例如言语习得过程中词汇量不断增加；优先连接性，不断增加的主体在接入网络中时，原有高连接的节点更容易获得新的连接。这就使得网络的节点分布存在着高度集中的区域。小世界网络具备适宜的强韧性、敏感性和脆弱性。通常用无尺度网络模型来描述。无尺度网络模型是复杂适应性系统的小世界强韧性和敏感性的结构基础。由于无尺度网络存在高度集中的域，并且有很小的最短路径。因此其对外界的刺激很敏感，很小刺激就能传遍整个网络（敏感性）。而无尺度网络中一些非集散节点在受到损害时，并不影响整个网络的功能状态，因此无尺度网络承受意外故障的代偿能力很强。（强韧性）缺点是无尺度网络模型对于针对集散节点的攻击的耐受性很弱（脆弱性）。言语系统同样也具备复杂适应性系统的涌现性、网络性2大基本特征和成长性、优先性、敏感性、强韧性、脆弱性5个无尺度网络的特点，利用复杂适应性系统的理论对言语功能障碍的康复评估和训练具有指导意义。4.1涌现性—体现言语康复训练的有效性在原始人两百万年的进化历程中，大脑和言语同步进化的。在这个过程包括（可能是突然的）从语句交流向言语交流的转变。而在人类个体的发育过程中，大脑和言语的发育存在着相似的过程，言语交流各层面之间的跃迁也是存在涌现的过程。例如在言语习得的过程中，音素及音素之间的搭配的习得会在一天涌现出对单词的发音，此后进入词汇量及词汇之间联系的增长层面并会再次涌现出对意义的表达能力。言语康复训练的结果同样也是通过涌现现象恢复言语交流行为（如听说读写）能力；在较低功能层面训练可以期望获得向更高功能层面的跃迁（功能的涌现），即家庭日常生活活动层面交流向社区活动能力层面和社会活动层面交流的转变。这也是言语功能康复需求的可行性理论依据所在。4.2网络性—利用网络特性研究言语康复方法学脑损伤患者原有的言语无尺度网络结构已遭受破坏，例如：功能单词的缺失：虽然无尺度网络对于节点的随机移除是有很强的适应性，但是如果受波及的是那些连接性最强的节点的话，网络将崩溃为碎片。单纯导航词的缺失导致电报语。而口吃和言语欠流畅主要是因为言语网络对于去除集散点非常脆弱，表意过程变长，出现表达时命名或找词困难，临床上表现为非流畅性失语（如Broca失语）。运用无尺度网络模型寻找高连接性的功能单词进行强化训练可能成为言语治疗的一个方向。一般的单词缺失：单词网络是一个成长性过度的产物，符合成长性和优先连接性的小世界网络特性。新单词的掌握往往依赖于高连接性的单词与原有的网络相连接，如果不能有效地建立与原有网络的连接可能造成理解或复述的困难，临床多表现为流畅性失语（如Wernicke失语）。应用无尺度网络寻找高功能单词的聚集域和连接路径恢复或重建已经损失的词汇，补充词汇量，提高理解和复述能力。患者出现语法错误和替代现象。表现在交谈的过程中经常使用替代词的现象，造成复述障碍而导致常人无法理解，临床上表现为传导性失语，应用无尺度网络特性分析最短连接路径的残存情况，有的放矢的进行训练，学会合理使用高功能单词间的转换路径以恢复言语交流功能。无尺度网络特性对拓展言语康复治疗的方法具有重要的理论指导价值。（1）成长性：通过高连接点扩充患者的词汇量；（2）优先连接性：寻找使用高连接点的进行训练；（3）敏感性：言语训练促通网络加快语言功能的恢复；（4）强韧性：采用替代（触觉、视觉等）和代偿（单词、短语等）的方法完成言语的交流功能；（5）脆弱性：借助言语集散节点（词频）进行言语康复训练，纠正言语网络的病理缺失状态，最大程度地恢复常用词汇的生理分布状态。目前言语康复尚不能量化评估患者功能缺失，其主要原因可能是缺乏汉语言语评估的量化模型。引入无尺度网络模型可以通过计算最短连接路径反映高连接性功能单词的频率分布和语法现象，可能为解决量化评估脑损伤后患者单词缺失和语法错乱情况（包括对不同类型的失语症患者的损伤程度进行量化评估）带来新的解决方案。并可以利用常态模型为患者进行正常无尺度网络模式康复训练，或者利用原有无尺度网络的特性进行适应性或代偿性训练。