阿尔兹海默症及轻度认知障碍静息态大尺度脑网络功能连接的改变

静息态功能磁共振成像作为非侵入性可视化成像方法, 且数据采集简便易行, 已成为探索阿尔兹海默症及轻度认知障碍脑功能变异的主要成像手段。近年来静息态研究显示在其前驱症状期轻度认知障碍阶段患者已显现出静息态脑网络的变异, 而阿尔兹海默症患者的网络改变更加弥散。研究发现随着病程推进, 患者显示出默认网络连接逐渐减弱以及额叶认知网络连接先增强后减弱的整体趋势。此外, 脑结构和功能网络的改变并非单向因果关系, 二者在病程进展中存在交互作用。未来研究可以从诊断的标志性神经通路、疗效的大尺度脑网络标记, 以及疾病的异质性等角度入手, 进一步探索静息态脑网络作为阿尔兹海默症诊断和病程监控指标的可能性。     

反刍思维的脑功能网络机制

反刍思维是指个体在经历了消极生活事件后不由自主地反复思考该事件的产生原因、经过和结果, 表现出负性自我参照加工、消极情绪性以及持续性的特点。采用脑功能网络分析方法, 研究者发现反刍思维的上述三个特点分别与默认网络内部的异常活动模式、突显网络功能连接的改变以及注意相关网络之间的异常耦合有关。未来研究应进一步明确反刍思维与相关脑网络活动之间的因果关系, 探究反刍思维脑功能网络的结构基础, 同时也应关注反刍思维及其脑网络的老龄化特征, 并致力于探索有效干预反刍思维的神经调控技术。     

认知重评和表达抑制情绪调节策略的脑网络分析：来自EEG和ERP的证据

本文旨在对认知重评和表达抑制两种常用情绪调节策略的自发脑网络特征及认知神经活动进行深入探讨。研究采集36名在校大学生的静息态和任务态脑电数据, 经过源定位和图论分析发现节点效率与两种情绪调节显著相关的脑区, 以及脑区之间的功能连接。研究结果表明, 在使用认知重评进行情绪调节时会激活前额叶皮质、前扣带回、顶叶、海马旁回和枕叶等多个脑区, 在使用表达抑制进行情绪调节时会激活前额叶皮质、顶叶、海马旁回、枕叶、颞叶和脑岛等多个脑区。因此, 这些脑区的节点效率或功能连接强度可能成为评估个体使用认知重评和表达抑制调节情绪效果的指标。     

社会排斥的心理行为特征及其脑机制

社会排斥损害个体基本的归属需要, 对个体的心理和生理会造成严重影响。根据需要威胁时间模型, 社会排斥后的心理和行为特征可以分为三个阶段。社交媒体的发展使社会排斥出现了新的心理和行为特征。近年来功能性磁共振成像研究发现, 突显网络和默认网络等网络中的一些核心脑区都参与了社会排斥各阶段的情绪和认知加工过程。未来研究应以需要威胁时间模型为基础, 以脑网络方法为手段, 探索社会排斥神经机制, 预测排斥后的心理和行为反应模式。     

认知风格分型的神经基础:静息态fMRI研究

认知风格是个体习惯性的加工偏好。行为研究和任务态的功能成像研究已为认知风格分型理论提供了丰富的依据,但关于个体安静无任务状态下的脑活动是否也能表现出认知风格上的差异仍知之甚少。本研究使用静息态功能磁共振(f MRI)技术,以在校大学生为研究对象,以较为严格的标准使用认知风格分型任务分离出整体型和分析型认知风格被试,通过分析两组被试局部脑活动的一致性和整体脑活动的功能连接性,考察了静息条件下认知风格分型的神经基础。结果发现,不同认知风格群体的脑局部和整体活动均可能存在差异。个体越偏向分析型认知风格,左侧小脑的激活越强;左侧小脑与双侧大脑的功能区有更强、更广泛的连接。结果提示,安静无任务下个体的脑活动也可能表现出认知风格上的差异。     

想象未来的认知加工成分及其脑网络

合理预期和想象未来事件或场景, 有利于个体做出适应性反应, 促进生存与发展。近年来, 研究者对想象未来的认知加工成分和神经机制进行了深入探讨, 提出了想象未来的相关概念和理论。我们首先概述了想象未来实验常用的思维采样范式和词语-线索范式, 接着介绍了想象未来的自我参照加工、心理场景构建等认知加工成分。此外, 特别介绍了想象未来的默认网络模型以及与之相关的其他大尺度脑网络, 并进一步提出了想象未来的脑网络研究框架。未来的研究可从想象未来的动态脑网络、复杂脑网络以及与疾病的关系等角度入手, 深入探究想象未来的神经机制。     

抑郁症的人格类型及其脑功能连接基础

本研究采用功能随机森林的方法,将聚类过程与抑郁症诊断相结合,分别在抑郁症和控制组中识别了人格类型(神经质和外向性的组合),并进一步探究了不同人格类型的静息态功能连接差异。聚类分析结果显示,抑郁症以高神经质和低外向性趋势的个体为主,但同样有低神经质和高外向性趋势的个体。控制组样本则以低神经质和高外向性个体为主。静息态功能连接的结果显示：在不考虑人格亚型的情况下,抑郁症和控制组在杏仁核/海马/脑岛-边缘网络/默认网络/控制网络的功能连接上均无显著差异。在纳入聚类分析所划分的亚型进行统计后,多种人格类型在左侧杏仁核/脑岛-边缘网络(以眶额皮质区域为主)的功能连接强度上呈现出显著差异。本研究基于个人视角识别的抑郁症人格类型更符合现实情况与个体认知模式,具有潜在的临床应用价值,并且其功能连接的差异对理解抑郁症异质性提供了神经层面的参考。     

空间及言语工作记忆任务的情绪效应：来自ERP/ fMRI的证据

情绪与工作记忆的关系问题是情绪和认知研究领域中的子课题。根据加工效能理论, 负性情绪, 特别是焦虑对认知的影响通常被看作是通过影响工作记忆来完成的。因此, 探讨负性情绪是如何作用于工作记忆, 将有助于完善和发展情绪与认知的理论, 为心境障碍疾病的诊断、治疗及干预提供依据, 既具有学术价值又具有一定的临床意义。本论文在前人研究的基础上, 采用事件相关电位(ERP)和功能磁共振技术(fMRI), 系统地考察了情绪和工作记忆三个子成分(语音环路、视空间模板及中央执行器)间的关系。本论文抓住了当前的热点问题, 从情绪和认知的关系入手, 将脑成像、电生理和行为方面的研究有机结合, 将时间动态研究与空间定位研究相结合, 为情绪和工作记忆相互作用的神经机制提供独到的证据, 验证且发展了情绪和认知关系的奠基理论—— 加工效能理论。     

舞动治疗：一种自下而上的精神分裂症干预探索

皮层-基底节-丘脑网络与脑岛网络属于感觉运动相关网络, 这两个网络的改变可能是导致精神分裂症的重要原因。目前主流研究与临床干预聚焦于患者的高级脑区异常, 对感觉运动系统的关注不足。对健康个体的研究发现舞蹈训练对感觉运动相关脑网络具有显著提升作用, 并自下而上地促进高级功能。以上研究提示舞蹈训练可能是干预精神分裂症、改善患者认知功能的新途径。本研究拟借助多模态磁共振成像技术, 以精神分裂症感觉运动相关网络为着力点, 通过分析精神分裂症患者在舞蹈训练前后的脑影像、临床症状及认知行为的改变, 揭示舞蹈训练临床干预的神经机制。     

融合视角下创造力的认知神经机制

创造力的认知神经机制是近年来心理学研究领域的前沿和热点问题。通过融合创造力整体宏观视角和创造性产生过程的微观视角,对创造力的认知神经机制进行了综述。宏观视角下,创造力主要涉及α波和大脑前额叶、内外侧颞叶以及外侧顶叶; 微观视角下,在创造力产生过程中主要涉及α波序列位置效应以及默认网络和执行控制网络的功能耦合。未来研究方向应该结合多模态脑成像数据库,利用机器算法来探究创造力的本质; 关注青少年群体创造力的纵向发展趋势; 结合分子遗传学研究,探究与创造力有关的基因问题。     

Large-scale brain networks and psychopathology: a unifying triple network model

The science of large-scale brain networks offers a powerful paradigm for investigating cognitive and affective dysfunction in psychiatric and neurological disorders. This review examines recent conceptual and methodological developments which are contributing to a paradigm shift in the study of psychopathology. I summarize methods for characterizing aberrant brain networks and demonstrate how network analysis provides novel insights into dysfunctional brain architecture. Deficits in access, engagement and disengagement of large-scale neurocognitive networks are shown to play a prominent role in several disorders including schizophrenia, depression, anxiety, dementia and autism. Synthesizing recent research, I propose a triple network model of aberrant saliency mapping and cognitive dysfunction in psychopathology, emphasizing the surprising parallels that are beginning to emerge across psychiatric and neurological disorders.     

Organization, development and function of complex brain networks

Recent research has revealed general principles in the structural and functional organization of complex networks which are shared by various natural, social and technological systems. This review examines these principles as applied to the organization, development and function of complex brain networks. Specifically, we examine the structural properties of large-scale anatomical and functional brain networks and discuss how they might arise in the course of network growth and rewiring. Moreover, we examine the relationship between the structural substrate of neuroanatomy and more dynamic functional and effective connectivity patterns that underlie human cognition. We suggest that network analysis offers new fundamental insights into global and integrative aspects of brain function, including the origin of flexible and coherent cognitive states within the neural architecture.     

空间导航的脑网络基础和调控机制

空间导航在生活中时刻发生,空间能力衰退是阿尔兹海默症的重要早期表现。早期关于空间导航神经机制的研究主要关注单个脑区的特异性功能,但这些脑区如何交互以整合不同模态的信息支持复杂导航行为尚不清楚。脑成像技术、脑网络建模方法和神经调控手段的发展,为在脑网络水平理解人类空间导航的认知神经机制提供了重要研究手段。本研究试图融合空间导航认知神经机制研究的最新进展,借助脑网络建模、大数据分析、微电流刺激等前沿研究手段,研究空间导航脑网络的关键拓扑属性特征(如模块化、核心节点等),探寻该功能特异性神经网络的重要影响因素和调控机制,并构建空间导航的脑网络理论模型。研究成果将有利于理解人类复杂导航行为的脑网络基础,为阿尔兹海默症等相关认知障碍脑疾病的筛查和诊断提供重要参考。     

Learning related modulation of functional retrieval networks in man

The medial temporal lobe has been implicated in studies of episodic memory tasks involving spatio-temporal context and object-location conjunctions. We have previously demonstrated that an increased level of practice in a free-recall task parallels a decrease in the functional activity of several brain regions, including the medial temporal lobe, the prefrontal, the anterior cingulate, the anterior insular, and the posterior parietal cortices, that in concert demonstrate a move from elaborate controlled processing towards a higher degree of automaticity. Here we report data from two experiments that extend these initial observations. We used a similar experimental approach but probed for effects of retrieval paradigms and stimulus material. In the first experiment we investigated practice related changes during recognition of object-location conjunctions and in the second during free-recall of pseudo-words. Learning in a neural network is a dynamic consequence of information processing and network plasticity. The present and previous PET results indicate that practice can induce a learning related functional restructuring of information processing. Different adaptive processes likely subserve the functional re-organisation observed. These may in part be related to different demands for attentional and working memory processing. It appears that the role(s) of the prefrontal cortex and the medial temporal lobe in memory retrieval are complex, perhaps reflecting several different interacting processes or cognitive components. We suggest that an integrative interactive perspective on the role of the prefrontal and medial temporal lobe is necessary for an understanding of the processing significance of these regions in learning and memory. It appears necessary to develop elaborated and explicit computational models for prefrontal and medial temporal functions in order to derive detailed empirical predictions, and in combination with an efficient use and development of functional neuroimaging approaches, to further the understanding of the processing significance of these regions in memory.     

Decoding the Large-Scale Structure of Brain Function by Classifying Mental States Across Individuals

ABSTRACT— Brain-imaging research has largely focused on localizing patterns of activity related to specific mental processes, but recent work has shown that mental states can be identified from neuroimaging data using statistical classifiers. We investigated whether this approach could be extended to predict the mental state of an individual using a statistical classifier trained on other individuals, and whether the information gained in doing so could provide new insights into how mental processes are organized in the brain. Using a variety of classifier techniques, we achieved cross-validated classification accuracy of 80% across individuals (chance = 13%). Using a neural network classifier, we recovered a low-dimensional representation common to all the cognitive-perceptual tasks in our data set, and we used an ontology of cognitive processes to determine the cognitive concepts most related to each dimension. These results revealed a small organized set of large-scale networks that map cognitive processes across a highly diverse set of mental tasks, suggesting a novel way to characterize the neural basis of cognition.     

原发性失眠对睡眠依赖性记忆巩固的影响及机制

现代社会的失眠问题异常突出,其对睡眠依赖性记忆巩固（SDC）的影响日益引起重视。目前,原发性失眠（PI）对陈述性及程序性记忆SDC的影响存在分歧。梳理以往研究发现,系统巩固假说和突触稳态假说支持睡眠结构紊乱及脑结构异常可能是PI患者SDC损伤的潜在脑机制。未来研究可考虑同步采集行为、脑电和脑成像数据,深入探究PI影响SDC的脑机制,并验证上述假说;还可尝试通过经颅电/磁刺激和目标记忆重激活等无创性干预措施改善PI患者的SDC效应。     

Self-consciousness in non-communicative patients

The clinical and para-clinical examination of residual self-consciousness in non-communicative severely brain damaged patients (i.e., coma, vegetative state and minimally conscious state) remains exceptionally challenging. Passive presentation of the patient's own name and own face are known to be effective attention-grabbing stimuli when clinically assessing consciousness at the patient's bedside. Event-related potential and functional neuroimaging studies using such self-referential stimuli are currently being used to disentangle the cognitive hierarchy of self-processing. We here review neuropsychological, neuropathological, electrophysiological and neuroimaging studies using the own name and own face paradigm obtained in conscious waking, sleep, pharmacological coma, pathological coma and related disorders of consciousness. Based on these results we discuss what we currently do and do not know about the functional significance of the neural network involved in "automatic" and "conscious" self-referential processing.     

元认知的神经机制:元认知功能、脑区与脑网络

元认知是指个体对当前进行的认知活动的监测和调节。通过对元认知神经机制研究的梳理,归纳出两条研究主线:一条主线以具体元认知加工的脑区激活研究为主,主要考察元认知与认知过程的分离及典型元认知加工的共享性和特异性。研究发现元认知加工主要与前额叶有关,还涉及脑岛、顶叶、颞叶和楔前叶等部分脑区。另一条主线探讨广泛的元认知功能与广泛大脑网络的相关。研究提出了大脑的“元认知网络”的概念,发现脑损伤或病变造成的元认知功能损伤与脑功能网络有关,而非固定在某一特定脑区。建议未来的研究应重视四个方面的研究:元认知加工的具体脑区和脑功能网络,元认知神经机制的分离,元认知脑功能的损伤和元认知训练的改善作用,以及基于神经机制研究的元认知模型的建构与修正。