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"自主闭眼增强功能脑网络个体差异:与任务无关思维的潜在关联机制研究"
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年04月16日 来源:Scientific Reports 3.8
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本期推荐:为揭示自主闭眼(EC)对大脑功能网络个体差异的影响,宁波大学附属康宁医院团队通过多中心静息态fMRI数据分析发现,EC状态显著增强功能连接(FC)的个体间变异(IVFC),关键影响默认模式网络(DMN)、背侧注意网络(DAN)和视觉网络,并与任务无关思维(TUTs)深度参与呈正相关。该研究首次系统论证EC状态下功能网络异质性特征,为理解内省状态的神经机制提供新视角。
在日常生活中,人们常常会不自觉地闭上眼睛进行深度思考,这种看似简单的行为背后隐藏着复杂的大脑活动机制。既往研究多关注闭眼状态下群体平均的脑功能变化,却忽视了个体差异这一重要维度。随着认知神经科学的发展,研究者逐渐认识到功能连接(FC)的个体间变异(IVFC)并非随机噪声,而是反映人脑组织特异性特征的重要指标,甚至能像"神经指纹"一样区分不同个体。然而,关于自主闭眼(EC)如何影响这种个体差异,科学界仍存在认知空白。
宁波大学附属康宁医院联合台州学院等机构的研究团队在《Scientific Reports》发表创新性研究,首次系统探讨了EC对功能脑网络个体差异的调控作用。研究人员敏锐地注意到,EC通过促进内感受思维可能为个体差异表达创造有利条件——当人们闭上眼睛时,脱离外界视觉输入的大脑会转向丰富的内部思维活动,而这些与任务无关的思维(TUTs)内容往往因人而异。这种心理状态的转变是否会导致功能网络变异性的增强?这个问题成为推动本研究的关键科学命题。
研究采用多数据集验证策略,主要分析来自北京师范大学和杭州师范大学采集的两组独立fMRI数据(共134名受试者),同时利用公开的思维游移数据集进行补充验证。技术方法层面突出表现为:1) 基于Schaefer多分辨率图谱(100-1000个ROIs)提取功能连接矩阵;2) 创新性计算IVFC及其特征谱;3) 通过置换检验识别关键功能连接;4) 结合Yeo脑网络图谱进行空间分布分析;5) 建立IVFC与TUTs倾向性的量化关联模型。
研究结果部分呈现三个关键发现:
"Volitional EC significantly enhanced the IVFC"章节显示,与睁眼(EO)状态相比,EC使全脑IVFC显著提升(t(55)=7.147,p=2.164e-9),该效应在56.7%个体中达到显著水平,且在100-1000个ROIs的不同分区方案中保持稳定。北京和杭州队列的重复验证进一步强化了这一结论的可靠性。
"The EC-enhanced IVFC was concentrated in the default-mode, dorsal attention, and visual networks"部分揭示,仅占全脑12.4%的617个关键功能连接就足以解释IVFC增强现象。这些连接主要分布在默认模式网络(DMN,p=0.008)、背侧注意网络(DAN,p=0.015)和视觉网络(Vis,p=0.019),其中89.6%的关键ROIs隶属于这三个系统。值得注意的是,人为去除这些关键连接后,EC对IVFC的增强效应完全消失(t(55)=0.610,p=0.545),证实其核心作用。
"The EC-enhanced IVFC is potentially linked to deep involvement in the task-unrelated thoughts"章节建立了行为-神经关联:频繁TUTs组比偶尔组展现更高IVFC(t(26)=3.425,p=0.002)。更重要的是,EC状态下个体对频繁TUTs的倾向性与IVFC呈显著正相关(r=0.479,p=0.002),而EO状态无此关联(r=0.175,p=0.196)。分层回归分析证实EC状态调节这种关系(ΔR2=0.029,p=0.034),提示TUTs可能是驱动IVFC增强的心理因素。
讨论部分深入阐释了这些发现的科学价值:从神经机制看,DMN作为内省思维的核心系统,其变异性的增强可能反映EC状态下自传体记忆等个人化认知过程的激活;DAN相关发现的创新性在于,既往认为EC会降低该网络活动,本研究则揭示其在协调内外注意转换中的个体化模式;视觉网络的高变异性则可能源于闭眼时视觉想象的策略差异。从方法论角度,研究建立的"关键功能连接"分析框架为今后个体差异研究提供新范式。
这项研究突破性地证明,自主闭眼不仅是简单的感觉输入阻断,更是促进大脑功能个体化表达的重要行为调节器。其临床意义在于,EC诱导的高变异性状态可能成为精神疾病脑功能异常检测的敏感窗口,如精神分裂症患者已被发现存在IVFC架构紊乱。未来研究可进一步探索:1) 基于IVFC特征的EC状态亚型划分;2) 特殊人群(如ADHD、抑郁症)的EC诱导变异性特征;3) 结合实时fMRI神经反馈的个体化调控应用。该成果为理解内省思维的神经基础开辟了新途径,对发展个性化脑功能评估方法具有重要启示。
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