心理所合作研究發現聽覺語言理解相關腦區到感知運動皮層地標的距離預測言語理解功能

　　大腦皮層的腦區按照功能可以分為兩類：視覺、聽覺和感覺運動皮層 (主要加工外界的單通道信息，如視覺、聽覺) 和聯合皮層 (主要整合多通道信息，支持記憶功能)。認知神經科學的一個核心問題是：大腦的拓撲特征是否能夠解釋這兩類腦區功能的差異化？ 

　　為了回答這個問題，中國科學院行為科學院重點實驗室杜憶研究組開展了一項合作研究：采用任務態磁共振成像，研究了這兩類腦區到感覺運動皮層地標的距離和它們在加工語言任務時功能反應的關系。這兩類腦區在聽覺語言理解的功能不同：靠近感覺運動地標的腦區主要加工聽覺和運動特征，遠離感覺運動地標的腦區主要加工語義信息。 

　　研究發現，屬于聽覺網絡的腦區在聽覺語言任務和數學任務中激活強度相等，說明它們主要加工聽覺特征。個體上這些腦區距離感知覺皮層地標越近，這些腦區的激活越強。這和栓系假說的預期一致：越靠近加工外部信息的腦區，越能客觀地加工外部信息，更真實地反映這個外部世界。屬于語言網絡和默認網絡的腦區，在聽覺語言任務中比在聽覺數學任務中有更強的激活，說明這些腦區支持語義理解。個體上這些腦區距離感知覺皮層地標越遠，這些腦區的激活越強。這和栓系假說的預期一致：越是遠離感覺運動皮層的腦區，越不受到外界信息的限制，因此能夠加工更具有通道獨立性的記憶和抽象功能。這些結果表明，到感覺運動地標的距離是大腦的一種功能組織原理，可解釋腦區的功能差異化。 

圖：腦區激活強度和整體最短距離的關系

　　A～F是在語言和數學任務均有激活的腦區中其激活強度和整體最短距離有相關的腦區。屬于聽覺網絡的腦區（藍色和綠色）的激活強度和整體最短距離有負相關；屬于語言網絡的腦區（黃色）有正相關

　　G～J是相對于數學任務，在語言任務中有更強激活的腦區中和整體最短距離有正相關的腦區

　　該研究獲得國家科技創新2030-“腦科學與類腦研究”重大項目（2021ZD0201501），國家自然科學基金（31822024）和中國科學院戰略性先導科技專項（XDB32010300）支持，中國科學院心理研究所自主部署項目（E2CX3625CX), 心理所青年人才啟動項目（E1CX4725CX）等項目的支持。 

　　心理所助理研究員王秀祎為第一作者。文章已在線發表于Cerebral Cortex。 

　　論文信息： 

　　Wang, X., Krieger-Redwood, K., Zhang, M., Cui, Z., Wang, X., Karapanagiotidis, T., ... & Jefferies, E. (2022). Physical distance to sensory-motor landmarks predicts language function. Cerebral Cortex. 

　　https://academic.oup.com/cercor/advance-article-abstract/doi/10.1093/cercor/bhac344/6692555