研究 | 默认网络的社会语义功能与非语义功能共存现象
默认网络（default mode network）由一组特定脑区组成，其主要特点是当个体专注处理外界刺激时神经活动水平低，当个体专注于自发思考时神经活动水平高。过往研究发现，默认网络在语义理解任务中表现出较强的神经活动，但也有部分研究发现默认网络在语义任务中的神经活动反映任务难度等非语义因素。这两方的发现导致了针对默认网络语义和非语义功能的激烈争论。
中国科学院行为科学重点实验室李兴珊研究组的张光耀博士、林楠副研究员和马偕医学院洪锦怡助理教授开展了一项合作研究，揭示了默认网络中社会语义功能与非语义功能共存的现象。
研究以24名健康大学生为被试，开展了一项功能磁共振实验。在实验中，被试需完成一项依赖语义理解的工作记忆任务。具体来说，受到了电影中穿插叙事手法的启发，研究者要求被试分屏逐句地阅读两个交错呈现的故事。两个故事共享同一个主角，但内容上没有关联。被试的任务是判断当前所读到的句子与上一句话（1 back条件）或上上一句话（2 back条件）是否属于同一个故事。实验操纵了两个实验因素，分别为任务难度（简单，即1 back条件；困难，即2 back条件）和故事语义社会性高低（高社会性故事涉及多个人的活动；低社会性故事仅涉及单个人的活动）。
为了针对性地检验特定脑网络和脑区的功能，研究划定了3组感兴趣区。第一组感兴趣区是基于团队前期研究（Lin et al., 2019）划定的社会语义加工脑网络（图1a），由默认网络内对社会语义高度敏感的一组脑区组成。第二组感兴趣区是默认网络内语义功能最具争议的关键结构——角回。研究者首先根据AAL和Harvard–Oxford脑结构分区模板划定角回的范围，进而基于Neurosynth数据库内体素间共同激活关系进行聚类分析，将角回划分为背侧和腹侧两部分（图1b）。最后一组感兴趣区是根据Yeo等（2011）的经典研究，基于静息态脑功能连接所划定的默认网络的3个子网络（图1c）。
图1. 感兴趣区
a 社会语义加工脑网络；b 背侧和腹侧角回；c 默认网络的3个子网络
研究主要考察了社会语义效应（见图2a）和两类非语义效应（难度效应和任务效应，见图2b和图2c），并通过基于感兴趣区的精细分析，获得了一系列新发现。
第一，社会语义加工脑网络内的所有脑区都同时存在语义社会性和任务难度的主效应，表现为在加工高社会性故事、以及任务难度较低时激活更强，但不存在两者间的交互作用。这提示社会语义加工脑网络内的所有脑区都同时具备以往不同研究所分别提示的社会语义功能和非语义功能。
第二，研究发现背侧角回对任务难度高度敏感，表现出对困难条件的强激活；腹侧角回则对社会语义高度敏感，表现出对高社会性故事的强激活。
第三，对于默认网络内常见的两类非语义效应，即基于任务的负激活效应（有任务比无任务激活水平低）和基于难度的负激活效应（困难任务比简单任务激活水平低），研究揭示了两者的分离：前者主要出现在默认网络的核心子网络和内侧颞叶子网络，后者则主要出现在默认网络的背内侧前额叶子网络。
最后，研究还考察了社会语义加工脑网络在当前和团队过往5项研究（Lin et al. 2018a, b, 2019, 2020; Zhang et al. 2021）中的社会语义效应和任务效应的跨研究一致性（见图3）。结果发现，社会语义加工脑网络在不同实验和任务下都非常一致地表现出对高社会性条件的强激活，但其任务效应却不稳定，可能受到多种因素的影响。
该研究受国家自然科学基金（31871105）和中国科学院行为科学重点实验室经费资助。成果发表在Brain Structure and Function的角回特刊。该特刊邀请了脑科学领域的多位著名专家和活跃的青年学者围绕角回的结构和功能开展相关主题的研究，最终囊括了共计18篇文章，于2023年1月正式刊出。论文第一作者为张光耀博士，通讯作者为林楠副研究员。
论文信息：
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.