奥秘重重的神经网络:前扣带皮质如何影响我们的注意力?

人类大脑中,前扣带皮质(ACC)位于扣带皮质的前方,其形状类似“围领”,围绕着胼胝体的前端。这个重要的脑区涉及多种高级功能,包括注意力配置、奖励预测、决策、抑制冲动(如表现监控和错误检测)以及情感处理。研究者有时会称其为前中扣带皮质(aMCC)。该区域的独特结构及其在大脑中的运作,让我们对注意力的理解更加深刻。

解剖学

对于ACC的解剖分为两个主要部分:认知(背侧)和情感(腹侧)组件。背侧ACC与前额叶皮质和顶叶皮质相连,并与运动系统和眼动系统相连,形成一个处理自上而下及自下而上刺激的中心站。反之,腹侧ACC则与杏仁核、伏隔核、下丘脑、海马体及前岛叶相连,主要负责评估情感和动机信息的显著性。研究表明,ACC在执行高努力任务时十分活跃,尤其在初学和问题解决的过程中。

任务

一个典型的激活ACC的任务是引发参与者某种形式的冲突,可能导致错误。例如,在Eriksen边缘任务中,箭头指向左或右,并被两个干扰箭头包围,形成兼容(<<<<<)或不兼容(>><>>)的试验。此外,Stroop任务也是一个经典例子,参与者需根据字词的墨水颜色命名,但字义和墨水颜色不一致时会引发冲突。这些任务揭示了ACC在决策过程中扮演的重要角色。

「ACC影响了任务的决策过程。」

功能

多项研究指出ACC涉及的具体功能,包括错误检测、任务预期、注意力、动机以及情感反应的调节。 ACC的基本理论主要认为它与错误检测息息相关,这一点在Stroop任务的研究中得到了证实。 ACC不仅在错误反应期间活跃,且在正确反应时也有活跃的迹象,显示它对反应的监控功能。

社会评估

背侧ACC在处理社会排斥等社会过程的检测和评估中发挥作用。在重复的社会评估任务中,非抑郁女性在第二次曝光时显示dACC的fMRI BOLD激活减少,而有抑郁病史的女性则显示增强的BOLD激活。这种差异活动可能反映了对社会评估的沉思或重复社会评估带来的增强唤醒。

「ACC的活动表明它在助人行为中起着重要作用。」

奖励学习理论

ACC最近的理论描述其为一个活跃的组件,能够检测和监控错误,评估错误程度,并建议合适的行动。实验结果显示在面对奖励和损失时ACC的激活强度明显提高,尤其在面临损失时的反应最为强烈。这些发现表明背侧ACC在奖励决策和学习过程中扮演着核心角色。

疼痛感知的角色

ACC已被证明与疼痛的情感反应有关。功能性MRI研究显示,ACC,尤其是24区域的后部,对物理疼痛产生反应,并在注意力需求较高的认知任务中进一步增强信号。 ACC还可能参与监控社会情境中的情感痛苦,研究发现当参与者在虚拟的社交排斥中时ACC有激活,且这与自我报告的社会焦虑程度相关。

病理学

对ACC损伤的研究提供了关于该区域在完好大脑中作用的深入见解。 ACC损伤患者的行为特征包括无法检测错误、在Stroop任务中严重的刺激冲突解决困难,以及情感不稳定和注意力缺乏等。如果ACC受到损害,患者在面对冲突时的能力显著下降,这进一步支持ACC在多种高层次认知功能中的关键作用。

前扣带皮质的复杂性和功能的多样性令人着迷,令人不禁思考,这一结构究竟在未来的神经科学研究中能揭示出哪些新的秘密?

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