【学术快报】纳家勇治课题组揭示额下回在概念知识提取过程中能够根据具体的任务要求灵活调控相应的语义表征脑区

2020年2月17日，《Human Brain Mapping》在线刊发了北京大学心理与认知科学学院、麦戈文脑科学研究所纳家勇治研究员课题组的论文“Convergence of distinct functional networks supporting naming and semantic recognition in the left inferior frontal gyrus”。

物体命名与再认是两个紧密关联的认知过程，既往研究往往只关注其中一个因素而忽略了两者间潜在的混淆效应（Gorno-Tempini & Price, 2001; Abel et al., 2015）。为了解决以上问题，我们采用物体命名任务结合熟悉性评分的方法对物体命名与再认过程进行了研究。命名任务要求被试尽量给出物体的特异水平名称（如企鹅），如果被试不记得或不知道该物体的特异名称，再在基本水平（如鸟类）命名（图1A，B）。此外，扫描结束后被试还需要给出物体的熟悉性评分（图1C）。通过这种设计我们可以得到高熟悉评分的基本命名试次，并将其作为高水平控制条件来与高熟悉特异命名试次进行对比，以此来实现物体命名与再认的分离。

图1 命名任务和熟悉性评分任务

结果显示，物体命名过程与再认过程的激活脑区具有明显的差异。值得注意的是，左侧额下回三角区（inferior frontal gyrus, IFGtri）在命名与再认过程中均有显著激活，只是二者的激活位置有所不同，物体命名的激活位置位于腹前侧（anterior-ventral），而熟悉物体再认的激活位置位于背后侧（posterior-dorsal, 图2A）。既往研究提示左侧IFG是语义控制系统的核心脑区（Lambon Ralph et al., 2017）。PPI分析显示，IFGtri在命名条件下与左侧颞极、双侧颞上回等词语产出脑区相连，而在熟悉物体再认条件下与右侧颞极和海马相连（图2）。

图2 特异命名（‘HS＞Hb’）和物体再认（‘Hb＞lb’）条件下左侧额下回的功能连接

为了进一步验证物体特征提取过中左侧IFG与表征脑区间的功能连接模式。我们明确要求被试回忆物体的模态特异性知识（如颜色、空间背景）。PPI分析显示左侧IFGtri在颜色提取条件下与双侧梭状回、右侧舌回、双侧顶下小叶等颜色加工脑区存在较强的功能连接。在背景提取条件下则与旁海马皮质存在显著连接（图3）。以上结果说明左侧IFG能够根据具体的任务要求调控相应的表征脑区，表现出任务依赖式的功能连接模式。

图3 特征提取任务（颜色/背景）中左侧额下回的PPI分析结果

 A，额下回种子点位置；B，PPI分析结果

输

纳家勇治研究员课题组成员、心理与认知科学学院博士生徐战胜为论文的第一作者，纳家勇治研究员为本文通讯作者。此外，清华大学心理系孙沛副教授，北京大学心理与认知科学学院毕业生沈波和Wael Taji均对本研究做出重要贡献。该研究由国家自然科学基金委资助完成。

论文连接：https://doi.org/10.1002/hbm.24953

参考文献

Abel, T. J., Rhone, A. E., Nourski, K. V., Kawasaki, H., Oya, H., Griffiths, T. D., Howard III, M. A., & Tranel D. (2015). Direct physiologic evidence of a heteromodal convergence region for proper naming in human left anterior temporal lobe. Journal of Neuroscience, 35, 1513–1520.

Gorno-Tempini, M. L., & Price, C. J. (2001). Identification of famous faces and buildings A functional neuroimaging study of semantically unique items. Brain, 124, 2087–2097.

Lambon Ralph, M. A., Jefferies, E., Patterson, K., & Rogers, T. T. (2017). The neural and computational bases of semantic cognition. Nature Reviews Neuroscience, 18, 42–55.

研究组介绍

纳家勇治

北京大学心理与认知科学学院研究员 

北京大学麦戈文脑科学研究所PI

北大-清华生命科学联合中心PI

实验室研究兴趣：

我们的研究旨在描述，跨内侧颞叶记忆系统和相关新皮层区域的，负责陈述性记忆的“信息流”。为此，我们利用非人灵长类动物，使用行为神经电生理的方法来实现这一目标。

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北京大学IDG麦戈文脑科学研究所

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