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Nature：颠覆近百年教科书“皮质小人”模型，揭开身体与心灵的联系

临床研究

2023-04-20

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撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

正念冥想的人常说，身体平静，心灵平静，通过呼吸练习让你的身体平静下来，你的心灵也会随之平静下来，这么做也确实会缓解焦虑。但到目前为止，还没有什么科学证据证明这是如何起作用的。

此外，生活中我们也会观察到一些令人困惑的现象，例如，为什么焦虑会让一些人想要来回踱步？为什么刺激调节消化和心率等内脏器官功能的迷走神经可以缓解抑郁？为什么经常锻炼的人对生活的看法更积极？

而 Nature 发表的一项最新研究表明，身体和精神密不可分的观点并不仅仅是一个抽象概念。

2023年4月19日，圣路易斯华盛顿大学的研究人员在 Nature 期刊发表了题为：A somato-cognitive action network alternates with effector regions in motor cortex 的研究论文。

这项研究发现，一个控制运动的人类脑区，可能由两个十分不同的系统组成。这些发现表明一个系统支持精确运动控制，另一个协调全身运动。这些发现也表明，在大脑的结构中，身体和精神确实存在联系。论文作者认为，这可能有助于解释身心状态如何以及为何如此频繁互动。

早在20世纪30年代，神经外科先驱 Wilder Penfield 医生通过对接受脑部手术的人暴露在外的大脑施加小电流，并记录他们的反应，绘制了大脑的负责运动区域（运动皮层）的“地图”。他发现，刺激大脑两侧的一个狭长的条状组织会导致特定的身体部位抽搐，他将该区域阐释为一个所谓的“皮质小人”（homunculus，意为缩小版的完整人体），沿皮质描绘了从头到脚趾所有的身体部位。这已经成为神经科学教科书的重要内容。

然而，后续研究观察到了不一致之处，科学家们对“皮质小人”模型提出了质疑。

在这项最新研究中，研究团队为了探索人类运动皮层的结构，他们用功能性磁共振成像（fMRI）重复 Wilder Penfield 多年前的工作。他们招募了7名健康成年人，让他们在休息或执行任务（例如眨眼、屈膝或吞咽）时接受数小时的功能磁共振成像脑部扫描。

根据这些高密度的数据集，研究团队为每个参与者建立了个性化大脑图谱。然后，他们用三个大型的、公开的功能磁共振成像数据集——人类连接组项目、青少年大脑认知发展研究、英国生物数据库，验证了他们的结果，这些数据集总共包含了大约5万人的大脑扫描数据。

令他们惊讶的是，他们发现 Wilder Penfield 的地图并不完全正确，对手、脚和脸的控制运动皮层部位大体是相同的，但除了这三个关键区域外，另外三个区域似乎根本没有直接参与运动，尽管它们位于大脑的运动区域。

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其他部分紧密相连，这些部分涉及思考、计划、唤醒、疼痛以及控制内脏器官和血压、心率等功能。进一步的成像实验表明，虽然非运动区域在运动过程中不活跃，但当人们想到运动时，它们确实变得活跃起来。

如上图所示，大脑的每半球都有三个彩色的斑点，代表了大脑运动区域的特殊区域，这些区域与思考、计划和控制心率等基本身体功能相关联，颜色越红，代表连接越紧密。

这项研究表明，大脑中控制运动的部分区域与思考和计划的网络相连，并控制血压和心跳等非自愿的身体功能。也说明了在大脑的结构中，身体和精神确实存在联系。

研究团队进一步提出，运动皮质是由两个综合行为控制系统组成的。一个广为人知的系统由影响特定对象的回路组成，控制特定肢体部分如手指、脚趾和舌头的精准、单独运动（说话或操纵物体所需的那种灵巧动作）。而第二种综合的输出系统，称为躯体感觉-认知活动网络（SCAN），被发现对于整合目标和生理学更为重要。