Nature：新发现！大脑皮层的“身心交互网络”改写教科书"皮质小人”模型-杭州脑海科技有限公司

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在生活中，我们也常常看到这样一些现象，比如焦虑会使人不自觉的踱步，当处于危险或压力状态时，人们会心跳加快，甚至会感觉反胃烧心。而刺激调节消化和心率等内脏器官的迷走神经能够缓解抑郁，通过呼吸联系能够使身心平静，缓解焦虑。正如常进行正念冥想的人所说，身体平静则心灵安定。但这到底是为什么呢？

2023年4月19日，圣路易斯华盛顿大学的研究人员在Nature（IF=69.504）发表了题为：A somato-cognitive action network alternates with effector regions in motor cortex 的研究，该研究证明：身体和心灵密不可分的想法不仅仅是一个抽象的概念。控制运动的大脑区域不仅能够部分地参与思考和计划的网络，而且能够控制血压和心跳等不自主身体功能的脑网络，由此，研究人员提出“躯体感觉-认知活动网络”，而这一网络的提出有助于解释许多身心问题，增进人们对运动障碍和精神障碍的理解。

在1930年代，神经外科医生Wilder Penfield博士通过对接受脑部手术病人暴露的大脑施加较小的电流刺激，并记录他们的反应，绘制了大脑运动皮层（M1）和躯体感觉皮层的拓扑图。Wilder Penfield的大脑运动区域地图被描绘成一个 “皮质小人”，这已成为神经科学教科书的主要内容。

Gordon及其同事通过功能性磁共振成像（fMRI）重复Penfield的工作。他们招募了七名健康的成年人，在静息或执行任务时接受数小时的fMRI脑部扫描。基于此，研究人员为每个参与者构建了个性化的大脑图谱。随后，通过三个大型公开的fMRI数据集，包括人类连接组项目（HCP），美国青少年大脑认知发展研究（ABCD）和英国生物样本数据库（UKB），研究人员进一步验证了他们的结果。

通过比较，研究人员发现Wilder Penfield的地图不太正确。对手、脚和脸的控制运动皮层位置相同，但另外三个区域即使位于大脑的运动区域，但似乎根本不直接参与运动的区域。

a.Penfield的经典“皮质小人” b. Gordon等人发现的“身心界面”

此外，非运动区域看起来与运动区域不同，它们看起来更薄，彼此之间以及与大脑中涉及思考、计划、精神唤起、疼痛以及控制内脏器官和功能（如血压和心率）的部分紧密相连。进一步的成像实验表明，虽然非运动区域在运动过程中没有变得活跃，但当人想到运动时，它们确实变得活跃。

M1效应器的功能连接和皮层厚度

研究人员将他们新发现的网络命名为“躯体感觉-认知活动网络”（Somato-Cognitive Action Network，简写为“SCAN”）。为了了解网络是如何发展和演变的，他们扫描了一个新生儿、一个1岁和一个9岁儿童的大脑。此外，研究人员还分析了之前收集的九只猴子的数据。结果表明：该网络在新生儿中无法检测到，但在 1 岁儿童中很明显，在 9 岁儿童中几乎像成人一样。猴子有一个更小、更基本的系统，没有在人类身上看到的广泛联系。

研究人员认为，“这可能始于一个更简单的系统，通过将运动与生理学相结合，我们就不会在站起来时昏倒，但随着我们进化成进行更复杂的思考和计划的生物体，该系统已经升级为插入许多非常复杂的认知元素。”

这项研究表明，大脑中控制运动的部分脑区与大脑中进行思考和计划的网络具有紧密的联系，且能够控制血压和心跳等身体功能。由此，身心密不可分的古老哲学，如今得到了脑神经科学的有力验证。

参考文献：

Gordon, E.M., Chauvin, R.J., Van, A.N.et al. A somato-cognitive action network alternates with effector regions in motor cortex. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05964-2

资讯链接：

https://www.sciencedaily.com/releases/2023/04/230419125052.htm

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