静息态默认网络连接可以巩固社会信息

发布时间：2019-04-24 14:33:54　来源: 北京赛博尔医药科技有限公司

摘要

社会推理需要内侧前额叶皮质(medial prefrontal cortex, MPFC)和颞顶联合区(tempoparietal junction, TPJ)的参与，这些区域也在静息态存在自发的活动，但其与社会认知的关系尚不清楚。本研究探讨了在静息态MPFC和TPJ的参与，其中一个功能是否是可以巩固新的社会信息。在编码新的社会信息（相对于基线和非社会编码）之后，MPFC和TPJ区域的连接在静息态显著增强；此外，rTPJ和MPFC之间以及默认网络的其他部分（vMPFC，前颞叶和颞中回）之间的更强的连接与更好的社会认知和社交联想记忆相对应，静息态MPFC和TPJ参与的倾向可能会使人们适应社会学习。

关键词：默认网络，记忆巩固，MPFC，社会认知，TPJ

背景介绍

内侧前额叶皮质(medial prefrontal cortex, MPFC)和颞顶联合区(tempoparietal junction, TPJ)与编码社会信息、形成对人格的印象以及推断心理状态和意图有关。同时，这些区域也在静息态自发地参与，是默认网络中的一部分。本研究的假设是MPFC和TPJ在静息态的参与能够巩固新获得的社会信息。

研究方法

被试：19名被试参与实验（11名女性，平均年龄为22.33岁）。

实验程序

扫描阶段：被试完成社会编码和非社会任务编码（顺序在被试间平衡），被试有5s时间进行编码，被试在编码任务前后均扫描一次静息态，编码前扫描作为基线值，每一类编码任务后都再扫一次静息态。最后，被试的最终扫描是一项定位任务，为了确定与社交和非社会加工相关的神经活动区域，在该任务中。扫描后，被试完成评估他们在静息态时的一些想法以及事先未知的记忆测试任务，流程如下图所示。社会刺激包括面孔以及对其特征的描述，非社会刺激为地点以及对其特征的描述。最后的评估中，回忆正确的材料为再认记忆，而面孔以及特征/地点以及特征全部回答正确为联想记忆。

影像数据处理方法

使用SPM8进行预处理以及分析，静息态功能像回归掉头动、白质和脑脊液的影响；编码和定位任务的功能像每一个实验条件作为一个回归子以及回归掉上述干扰影响；定位任务在一阶分析中，对比非社会-社会印象形成和社会-非社会印象形成，用于在二阶分析中确定与社会信息加工有关的感兴趣区域(ROIs)：社会信息相关：TPJ（颞顶联合区）、MPFC（内侧前额叶）；非社会信息相关：PPA（海马旁回）、LVLPFC（左腹侧前额叶）。

图2 ROI的选择 橙色-社会信息（面孔） 蓝色-非社会信息（地点）

过去的研究也认为静息态海马与皮层的功能连接也有利于记忆的巩固，本研究也探索的分析了海马与MPFC与TPJ之间信息交流是否有利于社会信息的巩固。

对于每个被试，从静息态扫描中提取上述上述ROI（海马和定位任务得到的ROI）的时间序列数据，对于每一个被试，计算以上ROI间时间序列的相关性：社会信息加工相关区域间(rTPJ–MPFC, lTPJ–MPFC, rTPJ–lTPJ)，非社会(rPPA–lVLPFC;lPPA–lVLPFC;rPPA–lPPA)，海马(hippocampus–MPFC, hippocampus–lVLPFC)。

使用CONN工具箱进行体素静息态功能连接分析，种子点为rTPJ，因为只有该点与其他社会信息加工相关区域的功能连接在后测的静息态数据中增加。

研究结果

社会信息编码后静息态功能连接变化

在社会信息编码后，rTPJ–lTPJ、rTPJ–MPFC功能连接增加（如图2A），但rTPJ–MPFC差异没有特别大很可能由于实验顺序（如图2B）。

图3 (A)rTPJ–lTPJ, rTPJ–MPFC, lPPA–rPPA功能连接的变化（绿色为基线，橙色为社会信息编码，蓝色为非社会信息）(B)rTPJ-MPFC静息态连接在实验顺序不同时的变化

在社会编码后静息态功能连接和社会记忆

如果TPJ-MPFC间的信息交流有利于社会信息的巩固，那么在社会编码后这些区域的功能连接与新获得的社会信息优先记忆相对应。发现以rTPJ为种子点，与下图A所示的大脑区域的全脑功能连接增加（MPFC、vMPFC、前颞叶(aTL)、颞中回(aTG)），基于所有社会信息再认成功的试次。

接下来得到了更好的社会联想记忆与rTPJ-哪些脑区静息态连接增加有关，如下图B所示；以PPA为种子点（非社会信息加工），得到全脑哪些区域静息态连接增加与更好的非社会信息联想记忆相关，如下图C。

图4 A在社会编码后的静息态下，以rTPJ为种子点的全脑功能连接，与社会信息再认相关的更强的功能连接；

B 在社会编码后的静息态下，与社会联想记忆相关的更强的功能连接；

C 在社会编码后的静息态下，以lPPA为种子点，与非社会信息联想记忆有关的更强的功能连接。

MPFC =内侧前额叶皮质，vMPFC =腹内侧前额叶皮层，TP =颞极，pTG =颞后回，PCC =后扣带回，FG =梭形回，OCC =枕叶皮层，rVLPFC =右腹外侧前额叶皮层。

编码任务后，静息态与海马的功能连接

为了探索，海马是否有利于记忆的巩固，很可能在社会信息加工和非社会信息加工存在不同的耦联关系，因此选择右侧海马作为感兴趣区（下图A），得到与社会和非社会信息再认连接的差异，发现在社会信息编码后的静息态，海马与MPFC的功能连接增强（图5B）；并且基于种子点的全脑分析发现，社会信息编码后，与右侧海马功能连接增强的部位在MPFC背侧，如下图5C所示；而对于非社会信息编码后，发现了海马与lVLPFC、尾状核、dACC连接的增强，如下图5D所示。

图5 在编码后静息态与海马功能连接增加的脑区

(A)海马感兴趣区域（ROI），比较社会和非社会编码试验的成功识别记忆；

(B)海马相对于每个其他静息态时段在社交编码后静息态增加与MPFC的功能连接；

(C)海马和MPFC之间功能连接性的增加对应于更好的社会记忆能力；

(D)海马和dACC、lVLPFC和尾状核之间的功能连接性增加对应于更好的非社会记忆能力。

总结

为什么默认网络在静息时出乎意料地活跃？总之，本研究结果表明，在静息态，MPFC和TPJ之间的连接以及与默认网络的其他部分可以用于新获得社交信息的整合。了解社会对成功具有重要作用，当人类暂停外部需求时，大脑可能已经演变为社会学习的倾向。

参考文献

Meyer, M. L., Davachi, L., Ochsner, K. N., & Lieberman, M. D. (2018). Evidence That Default Network Connectivity During Rest Consolidates Social Information. Cerebral Cortex.doi:10.1093/cercor/bhy071