颞叶外侧肢体选择性区域在儿童期至成年期发生萎缩

《Brain Structure and Function》：Limb-selective regions in the lateral temporal lobe shrink from childhood to adulthood

　　

感知手部手势以及通过手部和肢体的运动推断他人的动作与情绪在日常互动中起着重要作用，尤其在幼儿中。对肢体、身体或面孔等类别的感知由颞叶中的类别选择性(categorical-selective)区域支持。一些类别选择性区域（如对身体部位或肢体产生选择性反应的区域）同时存在于颞叶的腹侧和外侧，分别属于腹侧流(ventral stream)和外侧流(lateral stream)。尽管近期研究表明腹侧流中的肢体选择性(limb-selective)区域从儿童期到成年期发生萎缩(shrink)，但外侧流中肢体选择性区域的发育轨迹仍不清楚。为填补这一知识空白，研究人员在21名10–12岁儿童及20名成年人观看包括肢体和整体身体在内的10种视觉类别图像时，采集了功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)数据。研究人员首先在腹侧颞叶复制了肢体选择性从儿童期到成年期的降低。通过多项分析，结果进一步表明颞叶外侧的肢体选择性区域也同样萎缩，尤其在左半球(left hemisphere)。为强调发现的特异性，研究人员显示外侧身体选择性(body-selective)区域在儿童期至成年期未表现出显著发育。这些发现推进了对肢体和身体不适选择性区域以及更广泛的腹侧和外侧视觉流发育轨迹的理解。

该研究背景立足于高等级视觉皮层对肢体等类别的感知依赖于颞叶中的类别选择性区域，这些区域分布于腹侧流与外侧流。现有问题主要在于既往虽已发现腹侧流的肢体选择性区域随发育萎缩及存在皮质回收(cortical recycling)现象，但外侧流对应区域的发育轨迹未知，且既往关于身体选择性区域发育的结论存在矛盾。开展此项研究旨在填补外侧颞叶肢体选择性区域发育认知的空白，明确其与腹侧流是否遵循相似的退化或重组轨迹。研究人员通过对儿童与成人进行跨横断面fMRI对比实验，得出外侧颞叶肢体选择性区域同样从儿童期向成年期萎缩且左半球更显著的结论，并证实外侧身体选择性区域稳定无显著变化，该论文发表在《Brain Structure and Function》。这一发现深化了对腹侧与外侧视觉流不同类别表征发育分化与共性的理解。

作者为开展研究采用的主要关键技术方法包括：在德国于利希研究中心(Forschungszentrum Jülich)使用3特斯拉西门子扫描仪与64通道头线圈采集21名10–12岁儿童及20名22–61岁成年人的结构性与功能性MRI数据；采用改良版fLoc局部器(functional localizer)呈现10类视觉刺激（含肢体、整体身体等）并收集血液动力学响应；在MATLAB中使用mrVista软件包进行数据预处理与配准，不进行空间平滑以保持高空间分辨率；基于细胞构筑图谱定义腹侧FG4感兴趣区(ROI)及基于解剖标志定义外侧枕颞皮层(LOTC) ROI；采用一般线性模型(GLM)拟合体素响应，以t > 3为阈值界定类别选择性体素，并辅以阈值无关分析验证；使用独立样本t检验与Welch's t检验进行组间差异统计，并以Benjamini-Hochberg-FDR校正多重比较。

No group differences in the amount of motion during scanning or in the sizes of anatomically defined ROIs

研究人员首先排除头动干扰，独立样本t检验显示儿童与成人在扫描期间头动无显著差异，且解剖定义的FG4与LOTC ROI大小在两组间均无显著差异，确认后续功能激活差异非源于头动或ROI物理尺寸差异。

Replication of the decrease of limb-selectivity in the ventral stream

研究人员在腹侧FG4 ROI内复现既往发现：儿童相较成人在左半球拥有更多肢体选择性体素，右半球呈趋势但未达多重比较校正后显著水平；整体身体选择性在两半球均无显著组间差异。同时发现左半球FG4内假词(pseudoword)选择性体素随年龄显著增加（趋势水平），而真词无显著变化。此外，工具类别中的笔(pens)在左FG4及FG3呈显著减少，铲(shovels)在FG3左半球减少，FG4右半球均无显著变化，面孔等其他类别无显著发育效应。

Selectivity to limbs decreases in the lateral stream

研究人员通过手动划定功能ROI及在LOTC ROI内计数两种方法均证实外侧流肢体选择性萎缩。手动划定显示儿童左外侧肢体选择性区域平均约718体素，成人缩减至约357体素，左右半球均显著；LOTC ROI内比例分析显示左半球肢体选择性体素比例显著降低且通过FDR校正，右半球为趋势。阈值无关的均值t值分析同样显示左LOTC肢体选择性显著降低。伴随此变化，左LOTC内假词选择性体素显著增加，真词无变化，提示外侧可能存在类似的神经资源重组。

Specificity of the decrease of limb-selectivity in the lateral stream

研究人员检验特异性发现，外侧整体身体选择性体素在左右半球均无显著年龄差异，证明肢体与身体选择性发育轨迹分离。工具中的笔在左LOTC呈减少趋势但未达FDR校正后显著，铲无显著变化，其余类别均无显著发育效应，表明萎缩效应特异于肢体（及部分关联的手持工具笔），非全局性类别衰减。

讨论部分总结指出，研究核心发现为外侧流肢体选择性随发育萎缩且左半球更显著，与腹侧流轨迹一致，而整体身体选择性保持稳定。研究人员将腹侧萎缩与伪词选择性增加联系，支持皮质回收假说，即原本处理肢体的神经资源被文字识别回收；外侧左半球并行出现的肢体选择性降低与假词选择性升高亦暗示外侧可能存在类似机制或与视觉经验（如注视行为从肢体转向文本）改变有关。讨论强调肢体与身体发育异质性，指出不同视觉流在特定类别上的发育可能既存在共性也存在分化，未来需纵向研究涵盖更早期样本及动态刺激以厘清时间进程与因果驱动。结论翻译为：本研究有三个主要发现：第一，研究人员复现了既往报道的腹侧流肢体选择性从儿童期至成年期的降低。第二，研究显示这种降低同样发生于外侧流，且在左半球相较右半球更为显著。关键的是，此结果在多种方法论途径下均被观察到：功能ROI途径、在解剖定义ROI内计数肢体选择性体素的观察者无关途径，以及在解剖定义ROI内检查所有体素平均肢体对比t值的阈值无关途径。虽然左半球肢体选择性降低在所有途径中均显著，右半球的降低仅在功能ROI途径中显著。第三，研究人员显示在腹侧与外侧流中，肢体选择性的发育与整体身体的发育不同，证实了既往发现。随后段落讨论肢体选择性降低与其他类别选择性发育的关系、可能成因、行为后果、发现特异性及对视觉流发育的意义及观察效应的时间性。