背侧和腹侧注意力网络的功能连接性及其在注意力解离中的作用

《Brain and Behavior》：Functional Connectivity of the Dorsal and Ventral Attention Network and Its Role in Attentional Disengagement

注意力网络中腹侧与背侧网络静息态连接预测个体注意力脱离效率的研究。采用空间提示任务和静息态fMRI分析，发现右侧腹侧注意网络（VAN）的额下回（IFG）和颞顶联合区（SMG）连接与左视野注意力脱离成本正相关，而背侧注意网络（DAN）的连接与脱离效率负相关。年龄作为协变量影响结果。揭示了VAN在注意力脱离中的主导作用及其与视觉皮层和前扣带回的动态交互。

　　本研究围绕大脑中两个关键的注意力网络——腹侧注意网络（VAN）和背侧注意网络（DAN）之间的内在功能性连接模式，探讨其与个体在注意力解除过程中的效率之间的关系。注意力控制是人类认知功能的核心部分，尤其在需要快速调整注意力方向的任务中显得尤为重要。例如，在空间线索任务中，参与者需要根据提示快速判断目标的位置，而当提示与实际目标位置不一致时，注意力解除的效率会受到显著影响。这种效率差异不仅反映了个体的注意力能力，还可能与大脑网络的结构和功能特性密切相关。

在传统任务相关功能性磁共振成像（task-based fMRI）研究中，VAN和DAN的功能角色已被广泛描述。VAN主要负责由外部刺激驱动的注意力转移，而DAN则更多地参与目标导向的注意力调控。然而，这些研究通常是在有明确任务要求的条件下进行的，未能充分揭示大脑在静息状态下是否也存在类似的网络特性，以及这些特性是否能够预测个体在注意力解除任务中的表现。因此，本研究采用静息态功能性磁共振成像（rs-fMRI）技术，分析在没有外部任务刺激的情况下，VAN和DAN内部的功能连接模式如何影响注意力解除的效率。

研究对象为85名健康的右利手参与者，经过初步筛选后，共有59名被纳入最终分析。这些参与者完成了空间线索任务，通过比较有效提示和无效提示条件下反应时间的差异，评估其注意力解除的表现。同时，研究人员采集了他们的静息态fMRI数据，并通过种子点分析法（seed-based connectivity）探索VAN和DAN关键区域（如额眼区FEF、顶内沟IPS、额下回IFG和缘上回SMG）之间的功能连接强度。分析结果显示，VAN区域，尤其是右侧IFG和SMG，与注意力解除效率存在更显著的相关性。相比之下，DAN区域在预测注意力解除效率方面作用较弱。

进一步的分析表明，当个体在左侧视野中遇到无效提示时，其反应时间显著增加，即注意力解除的成本更高。这与大脑右半球在空间注意力中的主导作用相一致。然而，当控制年龄因素后，这一差异并未达到统计学意义上的显著性，这表明年龄可能在一定程度上影响注意力解除的效率，但并非决定性因素。研究的主要目的是揭示个体差异如何与大脑内在的功能连接模式相关，而不是证明群体层面的效应。因此，即使某些群体效应不显著，研究仍然具有重要意义，因为它关注的是个体层面的注意力控制机制。

研究还发现，VAN与后部脑区（如右侧枕叶皮层和左侧颞下回）的功能连接增强，与左侧视野中无效提示导致的注意力解除成本增加相关。而DAN区域则与中线脑区（如内侧顶叶皮层和扣带回）的功能连接增强，与注意力解除的不对称性降低相关。这表明，VAN在注意力解除过程中扮演着更为核心的角色，而DAN则更多地参与维持注意力的稳定性。此外，研究还指出，左右半球之间的功能连接增强与注意力解除的效率提升有关，尤其是在需要快速调整注意力方向的任务中。

这些发现对理解注意力控制的神经机制具有重要意义。VAN和DAN的协同作用在注意力解除过程中至关重要，而VAN在这一过程中的主导地位得到了进一步支持。研究中提到的右缘上回（SMG）和右额下回（IFG）作为VAN的重要组成部分，不仅在任务执行中表现出活跃性，还在静息状态下显示出与注意力解除效率的显著关联。这提示我们，这些区域可能在注意力解除过程中起到关键的调节作用，特别是在需要从一个目标快速转移注意力到另一个目标时。

值得注意的是，研究还揭示了某些脑区在注意力解除中的“模调控”作用。例如，扣带回和内侧顶叶皮层的连接增强与注意力解除的不对称性降低相关，这可能意味着这些区域在协调左右半球的注意力分配中发挥着重要作用。此外，内侧顶叶皮层和扣带回的连接模式还可能与个体的适应性注意力调整能力有关，因为它们与情绪、动机和认知控制密切相关。这些区域的激活可能反映了个体在面对意外刺激时，能够更迅速地调整注意力策略，从而减少无效提示带来的反应延迟。

在研究中，静息态功能性连接的分析方法被广泛应用于揭示大脑网络的内在特性。通过种子点分析，研究人员能够追踪特定脑区与其他脑区之间的功能联系，并评估这些联系如何影响个体在注意力任务中的表现。研究结果表明，某些功能性连接模式可能更有利于注意力的快速调整，而另一些则可能限制这种调整能力。例如，VAN与后部视觉皮层的连接增强可能与注意力的不对称性有关，而与内侧脑区（如扣带回和岛叶）的连接增强则可能有助于减少这种不对称性，从而提升注意力解除的效率。

此外，研究还发现，个体的注意力解除效率与大脑左右半球之间的功能连接强度存在关联。更强的跨半球连接可能意味着大脑能够更有效地协调两侧的注意力资源，从而在需要快速调整注意力时表现出更高的效率。这一发现不仅拓展了我们对注意力网络功能的理解，还为注意力障碍（如空间忽视）的神经机制提供了新的视角。空间忽视是一种常见的神经认知障碍，通常表现为对某一侧空间的注意力缺失，而本研究中提到的右半球VAN区域（如TPJ和SMG）与这种障碍的发生密切相关。

研究的另一重要发现是，某些脑区的功能连接模式可能与注意力解除的效率呈负相关。例如，当个体的注意力解除效率较低时，其与内侧脑区（如扣带回和岛叶）的连接强度较高。这可能表明，这些脑区在注意力解除过程中起到“抑制”或“调节”的作用，其活动可能限制了注意力的快速转移。然而，这种抑制作用也可能在某些情况下是必要的，例如在需要维持注意力稳定性的任务中，适度的抑制有助于避免注意力的过度分散。

研究还探讨了VAN和DAN在不同任务条件下的功能特性。例如，VAN在处理由外部刺激驱动的注意力转移时表现更为活跃，而DAN则更多地参与由内部目标驱动的注意力调控。这一区别在静息态功能连接分析中得到了进一步验证，即VAN与后部视觉皮层的连接强度较高，而DAN与前部脑区（如额叶和顶叶）的连接更为紧密。这种差异可能反映了VAN和DAN在注意力控制中的不同功能定位：VAN更倾向于处理外界刺激，而DAN则更关注任务目标和内部策略。

从神经机制的角度来看，VAN和DAN的交互作用可能是注意力解除效率的关键因素。当VAN检测到意外或高显著性的刺激时，它会向DAN发送信号，从而促使注意力从当前焦点转移到新的目标。这种交互机制在静息状态下仍然存在，并且可能对个体在实际任务中的表现产生影响。研究中提到的扣带回和内侧顶叶皮层的连接增强，可能正是这种交互作用的一个体现，它们在协调注意力资源的分配方面发挥着重要作用。

研究的结论强调了VAN在注意力解除中的主导作用，特别是右侧IFG和SMG在重新定向注意力方面的关键地位。同时，研究也指出，VAN与后部视觉皮层的连接增强可能在一定程度上阻碍注意力的快速解除，而与内侧脑区的连接增强则有助于更高效的注意力调整。这些发现不仅加深了我们对注意力网络功能的理解，还为注意力障碍的诊断和干预提供了新的思路。例如，针对空间忽视等注意力障碍的治疗，可能需要关注VAN和DAN之间的功能性连接模式，以及它们如何影响个体的注意力调整能力。

此外，研究还揭示了静息态功能性连接在个体差异中的重要性。个体之间的注意力解除效率存在显著差异，而这些差异可能与大脑网络的内在结构有关。例如，某些个体可能由于VAN与DAN之间的连接模式不同，表现出更强或更弱的注意力解除能力。这种个体差异可能与多种因素有关，包括遗传、环境、神经发育等。因此，研究静息态功能性连接不仅有助于理解注意力的基本机制，还可能为个体化注意力训练和干预提供依据。

在实际应用中，这些发现可以为注意力障碍的临床评估和干预提供新的方向。例如，通过评估个体的静息态功能性连接模式，医生可以更准确地判断其注意力控制能力，并制定相应的治疗方案。此外，研究还提示我们，注意力的解除效率可能受到多种脑区的共同影响，而不仅仅是单一区域的活动。因此，未来的注意力研究可能需要更加全面地考虑大脑网络的交互作用，而不是仅仅关注某个特定区域的功能。

综上所述，本研究通过分析静息态功能性连接模式，揭示了VAN和DAN在注意力解除过程中的不同作用。VAN在处理外部刺激和重新定向注意力方面表现出更强的关联性，而DAN则更多地参与维持注意力的稳定性。同时，研究还发现，某些脑区（如扣带回和内侧顶叶皮层）在协调注意力资源分配方面发挥着重要作用，而左右半球之间的连接增强则可能进一步提升注意力解除的效率。这些发现不仅丰富了我们对注意力控制机制的理解，也为注意力障碍的诊断和干预提供了新的视角和方法。