右背外侧前额叶与顶上小叶在自上而下 vs 自下而上注意中的表征差异及其功能连接研究

本研究针对视觉选择性注意中自上而下（目标驱动）与自下而上（刺激驱动）两类注意过程的神经机制展开，通过功能磁共振成像（fMRI）结合单变量分析、多变量模式分析（MVPA）和广义心理生理交互（gPPI）技术，系统揭示了右背外侧前额叶皮层（DLPFC）和右顶上小叶（SPL）在两类注意中的差异化激活模式与功能连接特征，为理解额顶网络在注意控制中的作用提供了新证据。

　　

在日常生活中，我们每时每刻都需要从海量的视觉信息中筛选出关键内容——无论是突然闪过的危险信号（自下而上注意），还是主动寻找特定目标（自上而下注意）。这两种注意形式如何在大脑中协同工作，一直是认知神经科学的核心问题。经典理论认为，大脑背侧注意网络（主要包括顶内沟和上额叶皮层）负责自上而下的目标导向注意，而腹侧注意网络（主要涉及颞顶皮层和额下回）则处理自下而上的刺激驱动注意。然而，这一二分法并不绝对，近年研究发现这两个系统存在密切交互，尤其是额顶网络中的关键节点——背外侧前额叶（DLPFC）和顶上小叶（SPL）——可能在两类注意中均扮演重要角色，但它们在激活模式、表征特性和网络协调中的具体作用仍不清晰。

为深入探究这一问题，张秋竹等人在《Behavioral and Brain Functions》发表了一项研究，采用视觉弹出（pop-out）任务（诱发自下而上注意）和视觉搜索（search）任务（诱发自上而下注意），结合多种神经影像分析手段，系统考察了右半球DLPFC和SPL在两类注意中的活动与连接模式。

研究者采用了功能磁共振成像（fMRI）技术，对54名健康被试在执行弹出和搜索任务时的脑活动进行记录。主要分析方法包括：单变量分析（全脑、感兴趣区ROI、联合及包容掩模分析）、多变量模式分析（MVPA）和广义心理生理交互（gPPI）分析。关键ROI定位依据先前研究，选取右DLPFC（MNI: 39,39,30）和右SPL（MNI: 27,-66,51）。行为数据与脑成像数据均经过严格的统计检验，对非正态分布数据采用非参数方法分析。

行为结果

行为数据显示，弹出任务的准确率显著高于搜索任务（0.984 vs. 0.927），反应时显著更短（423 ms vs. 664 ms），表明弹出任务因目标突显性更容易处理，而搜索任务需要更多认知努力。

单变量fMRI结果

全脑分析发现，弹出任务激活区域包括双侧顶上小叶（SPL）、枕上回、舌回、壳核等；搜索任务则广泛激活双侧SPL、额中回、前中央回、小脑等。关键的是，搜索 > 弹出对比下，右DLPFC和右SPL显著激活。

ROI分析进一步揭示：右DLPFC在弹出任务中表现为去激活，在搜索任务中激活不强，但在搜索 > 弹出对比中激活显著；而右SPL在两种任务中均显著激活，且在搜索 > 弹出对比中激活更强。

搜索和搜索>弹出对比；e为右DLPFC和SPL在各条件下的beta值比较'>

联合分析显示，SPL是两种任务的共同激活区域；包容掩模分析证实搜索 > 弹出激活与搜索任务本身激活高度重叠，而弹出 > 搜索激活可能源于搜索任务的去激活而非弹出特异的增强。

多变量模式分析（MVPA）结果

全脑搜索light MVPA显示，右DLPFC和右SPL的活动模式能有效区分两类注意任务（分类准确率高于随机水平0.5）。ROI分类中，右SPL的区分准确率（0.616）显著高于右DLPFC（0.572）。

广义心理生理交互（gPPI）分析结果

以右DLPFC和右SPL为种子点，gPPI分析发现，在搜索 > 弹出条件下，它们与双侧前中央回、左SPL、右岛叶等功能连接增强。

行为-连接相关分析表明：右DLPFC-左SPL连接越强，弹出任务反应越快；右DLPFC-右岛叶连接越强，搜索任务反应越快；而右SPL-左SPL连接越强，搜索任务反应越慢，可能反映半球间抑制效应。

该研究通过多方法融合验证了右DLPFC和SPL在视觉选择性注意中的核心作用：右SPL在两种注意中均持续参与，且对自上而下注意更具特异性；右DLPFC的激活则主要由任务难度驱动，在弹出任务中表现为去激活。MVPA证明两者脑活动模式可有效区分注意类型，SPL表征能力更强。功能连接分析提示，自上而下注意依赖前额-顶叶-岛叶网络的协同，而连接强度与行为表现密切相关。这些发现不仅深化了对额顶网络注意功能的理解，也为注意障碍类疾病（如ADHD、忽视症）的神经调控靶点选择提供了理论依据。