科研进展
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  • 刘嘉课题组发现面孔加工网络的发展重组机制
     
    2017年8月28日,北京师范大学心理学部认知神经科学与学习国家重点实验室刘嘉教授课题组在神经科学领域权威期刊Cerebral Cortex在线发表了题为“Developmental reorganization of the core and extended face network revealed by global functional connectivity”的论文,报道了关于面孔加工网络发展重组机制的发现。该论文主要由刘嘉教授课题组的宋宜颖老师和王旭博士完成。

    人脑由众多功能特异的脑区构成,但对脑区的功能特异性如何发展形成目前却知之甚少。以往的研究主要关注脑区激活水平的发展,既发现了特异性功能激活随发展的增强,同时也发现非特异性功能激活随发展的减弱。如果脑区功能激活的发展来源于脑区间连接的发展,那么脑区的功能特异性在发展过程中是如何通过网络重组(有关连接的建立和无关连接的修剪)来形成的?

    该研究以面孔加工网络为例来探讨这个问题。面孔加工网络分为两个子网络,参与视觉信息分析的核心面孔加工网络和参与语义情绪分析的外周面孔加工网络。以往研究发现,核心面孔加工脑区的面孔选择性随年龄增长而增强,而外周面孔加工脑区的面孔选择性却随年龄增长而减弱。我们假设,面孔加工网络的发展是通过核心面孔加工网络内部的整合(连接增强)以及核心与外周面孔加工网络之间的分离(连接减弱)来实现的。

    研究者首先利用任务态功能磁共振成像定位出23名7-13岁儿童的面孔加工网络,并根据经典面孔加工模型对核心面孔加工网络和外周面孔加工网络进行划分。然后,研究者结合静息态功能磁共振成像和体素级全局功能连接分析(global brain connectivity)方法,对核心面孔加工网络内连接和核心-外周面孔加工网络间连接进行刻画。研究发现,双侧颞上沟脑区的核心面孔加工网络内连接和年龄存在显著正相关,说明核心面孔加工网络内的整合性随着年龄增长而增强(图1)。相反,右侧梭状回/枕叶面孔区的核心-外周网络间连接和年龄显著负相关(图2),说明随着年龄的增长,外周面孔加工网络与核心面孔加工网络越来越分离。

    图1 核心面孔加工网络内部连接随年龄增长而增强

    图2 核心和外周面孔加工网络之间的连接随年龄增长而减弱

     
    研究者进一步验证了网络连接发展的行为意义。他们采用面孔倒置效应任务来测量被试的面孔识别能力,发现双侧颞上沟的核心面孔加工网络内连接和面孔倒置效应显著正相关,说明发展过程中核心面孔加工网络的内部整合具有重要的行为意义。
     
    综上,该研究揭示了面孔加工网络的发展重组机制,即核心面孔加工网络内部的整合和核心和外周面孔加工网络之间的分离。这种网络发展重组可能引发了面孔加工网络功能特异性的发展,进而共同作用于个体面孔识别能力的发展。该研究为网络整合和分离作为驱动人类大脑发展成熟的一般机制提供了示例。

    该研究获得国家自然科学基金,国家基础研究项目,国家社会科学基金, 长江学者奖励计划和重点实验室开放课题资助。
     
    论文链接:
    Xu Wang, Qi Zhu, Yiying Song*, Jia Liu*. (2017) Developmental Reorganization of the Core and Extended Face Networks Revealed by Global Functional Connectivity. Cerebral Cortex. doi: 10.1093/cercor/bhx217