心理所研究發現默認網絡的社會語義功能與非語義功能共存現象

　　默認網絡（default mode network）由一組特定腦區組成，其主要特點是當個體專注處理外界刺激時神經活動水平低，當個體專注于自發思考時神經活動水平高。過往研究發現，默認網絡在語義理解任務中表現出較強的神經活動，但也有部分研究發現默認網絡在語義任務中的神經活動反映任務難度等非語義因素。這兩方的發現導致了針對默認網絡語義和非語義功能的激烈爭論。中國科學院行為科學重點實驗室李興珊研究組的張光耀博士、林楠副研究員和馬偕醫學院洪錦怡助理教授開展了一項合作研究，揭示了默認網絡中社會語義功能與非語義功能共存的現象。

　　研究以24名健康大學生為被試，開展了一項功能磁共振實驗。在實驗中，被試需完成一項依賴語義理解的工作記憶任務。具體來說，受到了電影中穿插敘事手法的啟發，研究者要求被試分屏逐句地閱讀兩個交錯呈現的故事。兩個故事共享同一個主角，但內容上沒有關聯。被試的任務是判斷當前所讀到的句子與上一句話（1 back條件）或上上一句話（2 back條件）是否屬于同一個故事。實驗操縱了兩個實驗因素，分別為任務難度（簡單，即1 back條件；困難，即2 back條件）和故事語義社會性高低（高社會性故事涉及多個人的活動；低社會性故事僅涉及單個人的活動）。

　　為了針對性地檢驗特定腦網絡和腦區的功能，研究劃定了3組感興趣區。第一組感興趣區是基于團隊前期研究（Lin et al., 2019）劃定的社會語義加工腦網絡（圖1a），由默認網絡內對社會語義高度敏感的一組腦區組成。第二組感興趣區是默認網絡內語義功能最具爭議的關鍵結構——角回。研究者首先根據AAL和Harvard–Oxford腦結構分區模板劃定角回的范圍，進而基于Neurosynth數據庫內體素間共同激活關系進行聚類分析，將角回劃分為背側和腹側兩部分（圖1b）。最后一組感興趣區是根據Yeo等（2011）的經典研究，基于靜息態腦功能連接所劃定的默認網絡的3個子網絡（圖1c）。

圖1.感興趣區。a 社會語義加工腦網絡；b 背側和腹側角回；c 默認網絡的3個子網絡

　　研究主要考察了社會語義效應（見圖2a）和兩類非語義效應（難度效應和任務效應，見圖2b和圖2c），并通過基于感興趣區的精細分析，獲得了一系列新發現。

　　第一，社會語義加工腦網絡內的所有腦區都同時存在語義社會性和任務難度的主效應，表現為在加工高社會性故事、以及任務難度較低時激活更強，但不存在兩者間的交互作用。這提示社會語義加工腦網絡內的所有腦區都同時具備以往不同研究所分別提示的社會語義功能和非語義功能。

　　第二，研究發現背側角回對任務難度高度敏感，表現出對困難條件的強激活；腹側角回則對社會語義高度敏感，表現出對高社會性故事的強激活。

　　第三，對于默認網絡內常見的兩類非語義效應，即基于任務的負激活效應（有任務比無任務激活水平低）和基于難度的負激活效應（困難任務比簡單任務激活水平低），研究揭示了兩者的分離：前者主要出現在默認網絡的核心子網絡和內側顳葉子網絡，后者則主要出現在默認網絡的背內側前額葉子網絡。

　　最后，研究還考察了社會語義加工腦網絡在當前和團隊過往5項研究（Lin et al. 2018a, b, 2019, 2020; Zhang et al. 2021）中的社會語義效應和任務效應的跨研究一致性（見圖3）。結果發現，社會語義加工腦網絡在不同實驗和任務下都非常一致地表現出對高社會性條件的強激活，但其任務效應卻不穩定，可能受到多種因素的影響。

圖2.全腦分析結果。圖中HSHL、HSLL、LSHL、LSLL分別代表高社會困難、高社會簡單、低社會困難、低社會簡單條件

圖3.社會語義效應和任務效應的跨研究比較。圖中HS和LS分別代表高社會和低社會條件。LATL、RATL、LDMPFC、LTPJ、RTPJ、PC分別為社會語義網絡的6個腦區

　　該研究受國家自然科學基金（31871105）和中國科學院行為科學重點實驗室經費資助。成果發表在Brain Structure and Function的角回特刊。該特刊邀請了腦科學領域的多位著名專家和活躍的青年學者圍繞角回的結構和功能開展相關主題的研究，最終囊括了共計18篇文章，于2023年1月正式刊出。論文第一作者為張光耀博士，通訊作者為林楠副研究員。

　　論文信息：

　　Zhang G, Hung J, Lin N (2023) Coexistence of the social semantic effect and non-semantic effect in the default mode network. Brain Struct Funct 228(1):321–339. https://doi.org/10.1007/s00429-022-02476-z