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主要的幾個腦網絡——整理自eegfmri的博客

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更詳細的原文請見: http://blog.sina.com.cn/s/blog_60a7516201019qgk.html

按照網絡的功能,以及單突觸(monosynaptic)和多突觸(polysynaptic)的分布情況,筆者認為把全腦分成三大陣營:感知皮層系統、聯合皮層系統和偽跡系統。

a 感知皮層系統(sensor cortex systems):視覺網絡(Visual network: VIN)、感覺運動網絡(sensorimotor network: SEN)、聽覺網絡(auditory network: AUN)、小腦網絡(cerebellum network: CEN)。

b 偽跡系統(Artifact):

腦室(Ventricles)、白質(White matter)、頭動(Motion-related artifact)、腦外區域(Extra-cerebral space)。

c 聯合皮層系統(task-positive systems):

背側註意網絡(dorsal attention network: DAN)

腹側註意網絡(ventral attention network: VAN)

突顯網絡(salience network: SAN)

左額頂網絡(left frontoparietal network: LFPN)

右額頂網絡(left frontoparietal network: RFPN)

執行控制網絡(executive control network, ECN)

默認模式網絡(default mode network, DMN)。

技術分享圖片

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1. 默認網絡(default mode network )

主要腦區

內側前額葉皮層(medial prefrontal cortex: mPFC)、扣帶回前部、後扣帶回與楔前葉(posterior cingulate/precuneus: PCC),及兩側頂下小葉(angular gyrus)等。這些區域其實也有功能上的分工:PCC主要負責自傳體記憶和自我參考加工[Buckner and Corroll 2007],mPFC負責與自我和他人相關的社會認知處理[Amodio and Frith 2006],MTL負責情景記憶[Milner 2005],角回負責語義處理[Binder et al 2009]

默認網絡是靜息腦網絡中最負盛名的一個,沒有之一。通常在個體清醒靜息的狀態,不專註於外界時默認模式網絡就會活動。有外界刺激的常規任務實驗中,該網絡處於去激活狀態(抑制狀態)。現實生活中,我們通常處於“專註當下任務”和“走神”的不斷更替中。比如說,當你在欣賞本篇博文的時候,你似乎沈浸在這篇博文流暢的文本中,然而你的大腦卻在不停地“走神”:你或許一會兒會想到“等會去哪裏吃飯比較好”,一會兒又會想到“周末結束了周一又是一攤工作”,一會兒或許只是單純地想著“這篇博客寫得真簡單”。這種“神遊”的狀態會占到我們一天生活和工作時間的一半。這個時候,默認網絡就在持續不斷的活動。

華盛頓大學Raichle教授於2001年采用PET技術最早定義了默認模式網絡。關於它的坎坷生事參見本博三年前的舊文[腦中的暗能量]。這個網絡還有其他一些別名,例如默認網絡,默認狀態網絡(default state network),任務負網絡(task-negative network: TNN)。

它被認為和阿爾茨海默氏癥、孤獨癥、精神分裂癥和癲癇等廣泛的神經精神類疾病相關。特別地,默認模式網絡的活動降低與孤獨癥相關,而精神分裂癥患者中則觀察到過度活動。在阿爾茨海默氏癥中,由病程引起的澱粉樣沈積使默認模式網絡首先受到危害。相關綜述參見 [Zhang and Raichle, 2010 Nat Rev Neurol]。在我們最近的工作中(博文介紹點這裏),我們討論了一個刻畫信號的長時記憶特性的參數與外向/內向人格特質的關系。發現默認模式網絡,特別是內側前額葉皮層與外向/內向人格特質有關[Lei et al., 2013 NeuroImage]。具體來說,外向的人長時記憶參數更小,表現出更快速的在線信息處理與更新能力。

主要功能

冥想

深沈的,連續的思索與想象

重要參考文獻:Brewer et al. 2011. Meditation experience is associated with differences in default mode network activity and connectivity. PNAS 108 (50), 20254-20259.

內省

對自己的思想,情感或知覺經驗進行自我考察

2. 額頂網絡(frontoparietal network, FPN)

額頂網絡分為左額頂和右額頂兩個

額頂網絡(frontoparietal network, FPN)是“腦網絡英雄”裏少有的不具有左右對稱性的網絡。左額頂網絡和右額頂網絡,一個擁抱語言,一個執掌控制,一個向左,一個向右,構成了許多關於左右腦不同分工的猜測。

左額頂網絡主要腦區

Broca區、Wernicke區、內側額葉(mesial frontal lobe)和尾狀核(caudate)。

額頂網絡(frontoparietal network, FPN)是“腦網絡英雄”裏少有的不具有左右對稱性的網絡。不像其他靜息腦網絡那樣長得“天庭飽滿,地角方圓”,FPN被分成了左額頂網絡和右額頂網絡,仿佛這一群雄中的左右護法。

左額頂網絡其實可以認為是語言網絡。語言作為人類進化的奇葩,左額頂網絡的存在自然也是人腦所獨有。它的左側優勢與Broca區和Wernicke區等語言腦區的偏側性是一致的。在前人的研究中,該網絡在語言相關的認知研究中時有涉及,例如語音、語義、外顯及工作記憶等。我在組織這篇博文,以及讀者在閱讀這篇博文時,都征用到這個網絡。它的曾用名很多,例如偏左側的Dorsal visual stream,或者偏左側的frontoparietal腦區[Smith et al., 2009 PNAS]。

主要功能

語音+記憶

右額頂網絡主要腦區

右額頂網絡具有右偏側性,其腦區集中分布在包括角回,背外側前額葉皮層,額葉眼動區和島葉。其中,最久負盛名的就是背外側前額葉(dorsolateral prefrontal cortex, dlPFC)。它實際構成了一條告訴大腦如何對刺激進行交互的背側通道,所以幾乎任何一個涉及認知控制的實驗都有背外側前額葉的身影:工作記憶,認知流程性,計劃,抑制,抽象推理。除了以上功能,右額頂網絡作為一個整體,主要功能還包括活動抑制,軀體感知覺和痛覺的處理。

主要功能:

內感:內感受性知覺(Interoceptive awareness)

軀體感覺 工作記憶 抑制

3. 控制網絡(control network)

主要腦區:

內側前額葉皮質、扣帶回、後頂葉皮層

控制網絡全名叫執行控制網絡(executive control network),又叫中央控制網絡(central-executive network)或者背側網絡(dorsal network,註意不同於背側註意網絡)。該網絡包括了多個內側前額葉皮層和下額葉,下頂葉區域,其核心區域為背外側前額葉皮層(dorsolateral prefrontal cortex, dlPFC)。這些腦區多和活動抑制,情緒等相關。控制網絡參與了多個高級認知任務,並在適應性認知控制中扮演了重要角色。

主要功能:
抑制

情緒

4. 突顯網絡(Salience Network)

主要腦區:

前腦島 前扣帶

突顯網絡其實可以劃分到更大,分布更廣的扣帶島蓋系統。單獨把它拿來說是因為它和肥胖、抑郁、精神分裂癥等太相關了,而這些問題受社會的普遍關註。突顯網絡的主要節點就3個:左右的前腦島(anterior insula, AI),以及中間的前扣帶(anterior cingulate cortex, ACC),構成一個鐵三角的結構。功能非常明確,就是對周遭形形色色的誘惑進行評估,找到最對我們胃口的,讓我們覺得最有意思最有用的刺激,從而完成定向,采取相應的行為進行響應。它就像大腦網絡這條高速鐵路上的跳閘工人:給外部刺激和內部事件打上標記,然後讓這列火車開向控制網絡,抑或是進入默認網絡。

大家知道偏執型精神分裂癥最主要的癥狀就是現實歪曲(reality distortion),而突顯網絡被認為在現實歪曲中起到了非常重要的作用,它讓本來不該被關註的被關註了。再比如,中性的事件可能都可以進行一些正性或負性偏向的解釋。對於抑郁癥患者,他們卻總是將一件中性的事情進行負性的解讀,這和他們在突顯網絡,特別是右側腦島的過高活動是有關的。突顯網絡參與了對食物刺激的檢測,但肥胖的人卻可能抑制不住對事物的渴望的,盡管他們的內心是拒絕的。

主要功能:

探測:對周遭信息進行評估,找到最相關、切題的刺激

跳閘:對外部刺激和內部事件進行分類,切換到相關的處理系統

5 背側註意網絡(dorsal attention network, DAN)

主要腦區:
雙邊頂內溝
中央前溝和額上溝的連接區域(額葉眼動區)

主要功能:
註意:提供自上而下的註意定向
外源性:參與外源性任務的完成中,在線索提示了何時、何處、以何種形式進行反應時,會持續的活動

背側註意網絡(dorsal attention network, DAN),也叫視空間註意網絡(visuospatial attention network)或任務正網絡(task-positive network, TPN)。後面這個別號是因為它與默認模式網絡的對立關系得來的:它們倆互成拮抗。背側註意網絡的功能是提供自上而下的註意定向。在實驗室環境,如果線索提示了何時、何處、以何種形式進行反應時,背側註意網絡就會持續的活動以保證任務的完成。在日常生活中背側註意網絡激活時,我們往往處於一種高度專著的高效率狀態。“除了當前的事,什麽也不想”。用一個佛教術語來形容,是一種“活在當下”的“入定”狀態。竊以為,佛教的修煉是有不同層次的。最底層的修煉是斷妄念,認識自我,其實就是在靜息態下和不時導致走神的默認網絡做鬥爭,默認網絡處於激活狀態;其次的修煉是用控制網絡來抑制默認網絡,即忘記自我,如果能采取這種模式,你已小有所成;最高境界該是無我兩忘,不該是去抑制什麽默認網絡,而該是讓背側註意網絡激活起來,活在當下

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