PLOS Biol最新 | 大腦切換內(nèi)外記憶任務(wù)時，屏狀核如何參與認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)定位和調(diào)度？

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)前沿文獻(xiàn)分享

基本信息

Title:The human claustrum supports cognitive networks for externally and internally driven task demands

發(fā)表時間:2026-06-26

發(fā)表期刊:PLOS Biology

影響因子:6.9

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研究背景

認(rèn)知控制（cognitive control）需要大尺度腦網(wǎng)絡(luò)根據(jù)任務(wù)需求不斷調(diào)整協(xié)作方式。屏狀核（claustrum）和許多皮層區(qū)域相連。動物研究認(rèn)為它和高要求任務(wù)有關(guān)，但在人類中，屏狀核是否參與外部驅(qū)動、內(nèi)部驅(qū)動任務(wù)中的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，還需要把任務(wù)反應(yīng)、結(jié)構(gòu)連接和有效連接放在一起看

實(shí)驗(yàn)設(shè)計與方法邏輯

作者分析了兩類人類 MRI 數(shù)據(jù)：外部驅(qū)動的工作記憶（working memory, WM）任務(wù)，以及內(nèi)部驅(qū)動的自傳體記憶（autobiographical memory）任務(wù)。研究先用任務(wù) fMRI 觀察屏狀核血氧水平依賴信號（blood oxygenation level dependent, BOLD）的變化，再用 dMRI 概率纖維追蹤分析左側(cè)屏狀核與認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)代表節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)連接，最后用動態(tài)因果模型（dynamic causal models, DCM）估計任務(wù)期間的有效連接。前島葉和丘腦枕核被作為對照區(qū)域

核心發(fā)現(xiàn)

發(fā)現(xiàn)一：工作記憶增強(qiáng)時，雙側(cè)屏狀核同步活躍

和控制試次相比，WM 試次引發(fā)了視覺、島葉、額葉外側(cè)和頂葉區(qū)域活動增加，同時默認(rèn)模式相關(guān)區(qū)域活動降低。雙側(cè)屏狀核在 WM 試次中更活躍，“different”試次也強(qiáng)于“match”試次。正確和錯誤試次之間沒有檢測到全腦或屏狀核差異。這個結(jié)果更像是在說明，屏狀核活動會跟著任務(wù)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度一起變化，而不是單獨(dú)決定任務(wù)成敗

Fig. 1 中，作者展示了 WM 相關(guān)全腦網(wǎng)絡(luò)活動和雙側(cè)屏狀核 BOLD 增強(qiáng)；這一結(jié)果說明屏狀核反應(yīng)貼近外部驅(qū)動任務(wù)中的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變化

自傳體記憶任務(wù)激活了默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)和顯著性網(wǎng)絡(luò)（salience network, SN）相關(guān)區(qū)域，同時背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)（dorsal attention network, DAN）相關(guān)區(qū)域去激活。左側(cè)屏狀核在自傳體記憶 onset 階段的反應(yīng)高于后續(xù) block 和控制 onset，右側(cè)屏狀核沒有同樣顯著的反應(yīng)。也就是說，這里看到的是左側(cè)屏狀核參與內(nèi)部導(dǎo)向任務(wù)啟動階段，不能直接寫成雙側(cè)普遍機(jī)制

Fig. 2 中，作者展示了自傳體記憶誘發(fā)的默認(rèn)模式與顯著性網(wǎng)絡(luò)活動，以及左側(cè)屏狀核 onset 反應(yīng)；這一結(jié)果說明屏狀核參與的是特定任務(wù)階段中的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)

dMRI 概率追蹤顯示，左側(cè)屏狀核與前扣帶皮層（anterior cingulate cortex, ACC）、前運(yùn)動皮層（premotor cortex, PMC）、緣上回（supramarginal gyrus, SMG）和后扣帶皮層/楔前葉（posterior cingulate cortex/precuneus, PCC）的結(jié)構(gòu)連接，都強(qiáng)于屏狀核-海馬連接。其中，左側(cè)屏狀核與 PMC、SMG 的連接更強(qiáng)

Fig. 3 中，作者展示了左側(cè)屏狀核與多個網(wǎng)絡(luò)代表節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)連接強(qiáng)度；這一結(jié)果為后續(xù)有效連接分析提供了網(wǎng)絡(luò)通路基礎(chǔ)

DCM 分析顯示，在 WM 中，有很強(qiáng)證據(jù)支持 SMG 輸入左側(cè)屏狀核；在自傳體記憶中，有很強(qiáng)證據(jù)支持 PMC 輸入左側(cè)屏狀核。輸出參數(shù)方面，WM 中左側(cè)屏狀核對 ACC、PMC 和 SMG 有強(qiáng)或很強(qiáng)的興奮性有效連接證據(jù)；自傳體記憶中，左側(cè)屏狀核對 ACC 和 PMC 有較弱的興奮性影響證據(jù)

Fig. 4 中，作者展示了任務(wù)期間左側(cè)屏狀核輸入與輸出有效連接的模型估計；這一結(jié)果說明屏狀核可能參與調(diào)節(jié)多個任務(wù)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，但它仍然是模型推斷

省流總結(jié)

這項(xiàng) PLOS Biology 研究支持這樣一個結(jié)論：在人類工作記憶和自傳體記憶任務(wù)中，屏狀核會隨著不同認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)而活動，并且和多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)存在結(jié)構(gòu)連接和有效連接。研究邊界也很清楚：結(jié)果來自 3T MRI 與 DCM 推斷，不能說明屏狀核單獨(dú)驅(qū)動認(rèn)知表現(xiàn)，也不能外推到臨床干預(yù)或認(rèn)知增強(qiáng)

暑期提升

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審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部

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