大尺度脑网络交互支持内外部指向认知的研究进展

发布时间：2021-11-26 06:08

　　大量神经成像研究表明,人脑的高级认知功能不是由单个脑区负责的,而是通过多个与认知活动相关的脑区构成的特异性脑网络的协同活动实现。其中,额顶控制网络动态调控默认网络和背侧注意网络之间的信息交互,在高级认知加工中发挥重要作用。从几个方面综述这一领域的研究进展,包括默认网络、背侧注意网络和额顶控制网络的神经解剖,以及各个脑网络和网络间交互在内外部注意指向任务中的功能角色。未来研究需要对3个脑网络进行更精确的功能定义,进一步探索网络内部各个亚网络的功能角色,同时借助效应连接的手段,考察网络内部和网络间信息传递的方向性和动态性,从而更深入理解默认网络、背侧注意网络和额顶控制网络在内外部注意指向的认知活动中信息交互的神经机制。 

【文章来源】：中国生物医学工程学报. 2020,39(06)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

额顶控制网络(FPCN，浅绿色)、默认网络(DN，橙色)、背侧注意网络(DAN，蓝色)，以及它们之间的重叠区域[17]

Spreng等[3]的研究证明，额顶控制网络对默认网络和背侧注意网络具有动态调控作用。该研究要求被试分别完成视觉空间规划任务和自传体规划任务:视觉空间规划任务要求个体将注意资源集中在外部刺激上，因此需要背侧注意网络的参与;自传体规划任务需要个体调用自我相关的信息，并且想象自身的未来情境，属于内部注意指向的加工，因此需要默认网络的参与。同时，这两种认知任务都需要执行计划这一认知控制功能，所以都需要使用额顶控制网络发挥其自上而下的控制功能。该研究发现:在完成视觉空间规划任务时，额顶控制网络与背侧注意网络的活动模式表现出较强的正相关，而额顶控制网络和默认网络之间则呈现较强的负相关;在完成自传体规划任务时，额顶控制网络和默认网络的活动模式是正相关的，而额顶控制网络和背侧注意网络的活动模式则是负相关的。这些发现很好地证明，额顶控制网络能够根据任务类型的不同灵活地选择与默认网络或者背侧注意网络合作，从而将注意资源更好分配，以完成当前任务。此外，Spreng等[39]在另一项关于老年人的研究中对此发现进行了重复验证。该研究同样让被试完成视觉空间规划任务和自传体规划任务，然后比较了年轻人和老年人在完成任务时网络交互的差异，最后在年轻被试身上发现了与上一研究相似的结果:在执行视空规划任务时，额顶控制网络与背侧注意网络功能耦合;在执行自传体规划任务时，额顶控制网络与默认网络功能耦合。Gao等[2]的研究进一步验证了额顶控制网络的调控者角色。研究要求被试分别完成3个实验条件:静息态、手指敲击任务，以及观看自然类电影片段。结果发现:与静息条件相比，在完成手指敲击任务时，额顶控制网络与背侧注意网络之间的功能连接表现出显著的正相关，而与默认网络之间的功能连接表现出显著的负相关;相对于静息条件，在观看自然类电影片段时，额顶控制网络与默认网络之间的功能连接表现出显著的正相关，而与背侧注意网络之间的功能连接则呈负相关。该研究进而使用格兰杰因果分析(Granger causality analysis,GCA)的方法，发现大量的从额顶控制网络到默认网络和背侧注意网络的因果联系，证明额顶控制网络扮演着对默认网络和背侧注意网络主动调控的角色。Maillet等[61]最近的研究采用同时包含外部和内部注意指向的双任务范式，以检测内-外注意振荡中默认网络、背侧注意网络、突显网络和额顶网络的功能交互。结果发现，与外部注意指向的任务相比，在双任务条件以及内部指向的任务中，额顶网络、突显网络与默认网络之间的静态功能连接都显著增强，而额顶网络、突显网络与背侧注意网络之间的功能连接则降低。此外，背侧注意网络-突显网络之间的功能连接在外部注意指向的任务中最强，内-外双任务条件下中等，在内部注意指向的任务中最低。这些结果表明，内-外注意指向双任务的完成，需要默认网络、背侧注意网络、突显网络和额顶网络之间灵活的功能交互。


本文编号：3519552