语义控制区域主动生成基于规则的语义预测：fMRI揭示左外侧网络在主动预测中的作用

本研究通过fMRI技术，创新性地分离了主动语义预测的神经基础。研究人员设计句子阅读任务，发现左外侧前额叶-颞叶-顶叶网络（APN）支持基于当前情境规则的主动预测，该网络与语义控制系统部分重叠。结果表明APN通过灵活检索语义信息生成预测，同时降低语义表征区域（楔前叶和左角回）的激活，为理解大脑如何适应非典型语义预测提供了新见解。

　　

在日常生活中，我们的大脑不断进行预测以应对瞬息万变的环境。传统观点认为这种预测主要依赖过去经验的统计规律性，就像看到"夜晚的天空是..."会自动联想到"黑暗"。然而，在特定情境下（如挪威仲夏夜的天空更可能是"明亮"的），这种自动预测可能失效。那么，大脑如何灵活调整预测策略以适应特殊情境？这正是意大利特伦托大学（University of Trento）认知与脑科学中心（CIMeC）的研究团队在《NeuroImage》发表的最新研究试图解答的核心问题。

研究人员采用功能磁共振成像（fMRI）技术，设计创新的句子阅读范式，通过20名健康受试者执行交替呈现的句子对任务，其中一半试验可通过特定规则进行策略性预测。研究结合全脑分析和多体素模式分析（MVPA），重点考察了主动预测与自动预测的神经机制差异。

研究结果部分，在"主动语义预测的神经基础"中发现，可预测句子显著激活了左外侧网络（包括外侧前额叶、颞叶和顶叶区域），被命名为主动预测网络（APN）。该网络与语义控制系统部分重叠，左IFG_tri（额下回三角部）激活最强（t₍₁₉₎=6.67），显著高于其他区域如背内侧前额叶-辅助运动区（dmPFC-SMA）。控制分析显示语义控制系统比多需求网络（MDN）更显著参与预测过程（t₍₁₉₎=4.34）。

"语义表征区域的促进效应"部分揭示，可预测句子在楔前叶（t=5.34）和左角回（AG；t=4.11）等默认模式网络（DMN）区域表现出激活降低。特别值得注意的是，高度可预测句子（S2 Pred high）比中度可预测句子（S2 Pred medium）引起更大的激活降低（t₍₁₉₎=2.22），表明这种促进效应部分源于主动预测而非单纯的语义关联。MVPA分析证实这些区域对句子语义内容敏感（t₍₁₉₎=3.6），而APN区域则无此特性。

在讨论部分，研究提出APN可能通过两种机制支持主动预测：左IFG可能提前激活预测目标，而pMTG（颞中回后部）则参与选择可能的候选刺激。这些发现将预测编码理论扩展到主动认知过程，表明当常规预测失效时，语义控制系统能够构建临时"图式"来指导预测。楔前叶和AG的激活降低反映了更高层次语义表征的高效处理，不同于自动预测中观察到的颞叶区域抑制模式。

这项研究的重要意义在于首次分离出专门支持主动语义预测的神经网络，揭示了大脑如何灵活调整预测策略以适应特殊情境的神经机制。APN的发现为理解语言理解、学习障碍等领域的预测功能异常提供了新框架，未来或可应用于开发针对预测功能缺陷的神经调控干预方案。研究还启发我们重新思考预测编码理论中主动与自动过程的关系，为构建更完善的大脑预测模型奠定基础。