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== 解剖结构 ==
 
== 解剖结构 ==
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默认模式网络(DMN)是一组相互连接且在解剖学上可界定[4]的脑区集合。该网络可划分为核心枢纽与功能亚区:
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默认模式网络是一组相互连接且在解剖学上可界定[4]的脑区集合。该网络可划分为核心枢纽与功能亚区:
    
功能枢纽 (Functional hubs):[25] 涉及自我相关信息
 
功能枢纽 (Functional hubs):[25] 涉及自我相关信息
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后部顶下小叶 (pIPL): 作为听觉、视觉与体感信息及注意的汇合区。
 
后部顶下小叶 (pIPL): 作为听觉、视觉与体感信息及注意的汇合区。
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默认模式网络最常通过静息态数据定义:在后扣带回皮层 (PCC) 放置种子点,并检测与该区域相关性最高的其他脑区[21]。DMN也可通过比较外部导向任务与静息状态时活性降低的区域来定义[19]。独立成分分析 (ICA) 可稳定地在个体及群体水平识别DMN,并已成为绘制默认网络图谱的标准工具[18][23]。
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默认模式网络最常通过静息态数据定义:在后扣带回皮层放置种子点,并检测与该区域相关性最高的其他脑区[21]。DMN也可通过比较外部导向任务与静息状态时活性降低的区域来定义[19]。独立成分分析 (ICA) 可稳定地在个体及群体水平识别DMN,并已成为绘制默认网络图谱的标准工具[18][23]。
    
研究表明,默认模式网络在其结构连接与功能连接上表现出最高程度的重叠,这提示大脑的结构架构可能以支持该特定网络默认激活的方式构建[1]。近期一项针对10,000名UK Biobank参与者的大型脑成像研究进一步表明,每个DMN节点可分解为具有互补结构与功能特性的亚区。既往DMN研究普遍将其组成节点视为功能同质体,但各主要节点内亚节点间的区分大多被忽视。然而,传导海马时空输出的亚节点与描述整体网络架构的亚节点在空间上的紧密毗邻,可能共同支持诸如自传体回忆或内源性导向思维等默认功能[27]。
 
研究表明,默认模式网络在其结构连接与功能连接上表现出最高程度的重叠,这提示大脑的结构架构可能以支持该特定网络默认激活的方式构建[1]。近期一项针对10,000名UK Biobank参与者的大型脑成像研究进一步表明,每个DMN节点可分解为具有互补结构与功能特性的亚区。既往DMN研究普遍将其组成节点视为功能同质体,但各主要节点内亚节点间的区分大多被忽视。然而,传导海马时空输出的亚节点与描述整体网络架构的亚节点在空间上的紧密毗邻,可能共同支持诸如自传体回忆或内源性导向思维等默认功能[27]。
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对猴类的功能连接分析显示存在与人类DMN相似的脑区网络[4]。猴类的PCC同样是关键枢纽;然而,其mPFC体积较小且与其他脑区的连接较差,这主要源于人类的mPFC更为庞大且发育完善[4]。
 
对猴类的功能连接分析显示存在与人类DMN相似的脑区网络[4]。猴类的PCC同样是关键枢纽;然而,其mPFC体积较小且与其他脑区的连接较差,这主要源于人类的mPFC更为庞大且发育完善[4]。
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弥散磁共振成像 (Diffusion MRI) 显示存在连接DMN不同区域的白质纤维束[22]。弥散磁共振成像揭示的结构连接与静息态fMRI显示的功能相关性,在DMN区域内表现出最高水平的重叠与一致性[1]。这为DMN区域神经元通过大束轴突相互连接,从而导致这些区域活动相互关联提供了证据。从有效连接 (effective connectivity) 的角度,许多研究尝试利用动态因果建模 (dynamic causal modeling) 阐明其方向性,但结果存在不一致。然而,从内侧前额叶皮层 (mPFC) 指向后扣带回 (posterior cingulate gyrus) 的方向性在多篇研究中得到证实,结果的不一致似乎与小样本量分析有关[28]。
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弥散磁共振成像 (Diffusion MRI) 显示存在连接DMN不同区域的白质纤维束[22]。弥散磁共振成像揭示的结构连接与静息态fMRI显示的功能相关性,在DMN区域内表现出最高水平的重叠与一致性[1]。这为DMN区域神经元通过大束轴突相互连接,从而导致这些区域活动相互关联提供了证据。从有效连接的角度,许多研究尝试利用动态因果建模阐明其方向性,但结果存在不一致。然而,从内侧前额叶皮层指向后扣带回 (posterior cingulate gyrus) 的方向性在多篇研究中得到证实,结果的不一致似乎与小样本量分析有关[28]。
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== 功能 ==
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== 功能机制 ==
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默认模式网络被认为涉及几个不同的功能:
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默认模式网络被认为参与多种功能:
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它可能是自我的神经学基础:[22]
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自我意识的神经基础:[22]
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自传信息:关于自己的事件和事实的回忆
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自传体信息: 回忆关于个体自身的事件集合与事实。
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自引用:指代自我的特质和描述
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自我参照: 指涉个体自身的特质与描述。
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自我的情绪:反思自己的情绪状态
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自我情绪: 反思个体自身的情绪状态。
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为他人着想:[22]
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思考他人:[22]
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心智理论:思考他人的想法以及他们可能知道或可能不知道的事情
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心理理论: 思考他人的想法及其所知或未知的内容。
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他人的情绪:理解他人的情绪并同情他们的感受
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他人情绪: 理解他人的情绪并对其感受产生共情。
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道德推理:确定行为的公正和不公正结果
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道德推理: 判定行为结果的公正与否。
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社会评价:关于社会概念的好坏态度判断
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社会评价: 对社会概念进行好坏态度判断。
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社交类别:反思一个群体的重要社会特征和地位
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社会类别: 反思群体的重要社会特征与地位。
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社交孤立:感觉缺乏社交互动[29]
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社会隔离: 感知到的社会互动缺失[29]。
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铭记过去,思考未来:[22]
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回忆过去与思考未来:[22]
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回忆过去:回忆过去发生的事件
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回忆过去: 回想过去发生的事件。
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畅想未来:设想未来可能发生的事件
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想象未来: 设想未来可能发生的事件。
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情景记忆:与特定事件相关的时间详细记忆
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情景记忆: 与特定时间点事件相关的细节记忆。
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故事理解:理解和记住叙述
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故事理解: 理解并记忆叙事内容。
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重播:整合最近获取的内存跟踪[30]
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重演: 巩固近期获取的记忆痕迹[30]。
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默认模式网络在被动休息和走神[4]期间是主动的,这通常涉及思考他人、思考自己、记住过去和设想未来,而不是正在执行的任务。[22]然而,最近的工作对默认模式网络和走神之间的特定映射提出了挑战,因为该系统在工作内存编码期间维护任务信息的详细表示很重要。[31] 皮层电图研究(涉及将电极放置在受试者的大脑皮层表面)表明,默认模式网络在参与者完成任务后的几分之一秒内被激活。[32]此外,在需要注意力的任务中,在内存编码时充分停用默认模式网络已被证明可以更成功地进行长期内存巩固。[33]
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默认模式网络在被动静息与心智游移期间活跃[4],此状态通常涉及思考他人、思考自我、回忆过去以及设想未来,而非专注于当前执行的任务[22]。然而,鉴于该系统在工作记忆编码期间对维持任务信息的精细表征至关重要,近期研究对DMN与心智游移之间的特异性映射关系提出了挑战[31]。皮层脑电图研究(涉及将电极置于受试者大脑皮层表面)显示,参与者在完成任务后数百毫秒内,默认模式网络即被激活[32]。此外,在注意力需求高的任务中,记忆编码时刻默认模式网络的充分失活已被证明可导致更成功的长时记忆巩固[33]。
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研究表明,当人们看电影、[34]、听故事[35][36]或阅读故事时,[37]他们的 DMN 彼此高度相关。如果故事被打乱或以患者不理解的语言编写,则 DMN 不相关,这表明网络高度参与该故事的理解和随后的记忆形成。[36]如果以不同的语言向不同的人呈现相同的故事,DMN 甚至被证明是相关的,[38] 进一步表明 DMN 真正涉及故事的理解方面,而不是听觉或语言方面。
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研究表明,当人们观看电影[34]、聆听故事[35][36]或阅读故事[37]时,其DMN活动呈现高度同步性。若故事内容被打乱或使用个体无法理解的语言呈现,则DMN活动不相关,这表明该网络深度参与故事的理解及后续记忆形成过程[36]。即使同一故事以不同语言呈现给不同人群,DMN仍显示相关性[38],这进一步提示DMN真正参与的是故事的理解层面,而非听觉或语言层面。
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在某些面向目标的外部任务(如视觉注意或认知工作记忆任务)期间,默认模式网络处于停用状态。[7]然而,对于内部面向目标的任务,例如社会工作记忆或自传任务,DMN 与任务一起积极激活,并与其他网络(例如参与执行功能的网络)相关联。[8]DMN 的区域在需要更高阶概念表示的认知要求高的任务中也被激活。[10]当行为反应稳定时,DMN 显示出更高的激活率,并且这种激活与自我报告的走神无关。[39]冥想,包括将注意力集中在呼吸和放松上,与 DMN 活动减少有关。[40]
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在执行某些外源性目标导向任务(如视觉注意或认知性工作记忆任务)期间,默认模式网络会失活[7]。然而,在执行内源性目标导向任务(如社会性工作记忆或自传体任务)时,DMN呈现正向激活,并与执行功能网络等其他网络协同活动[8]。在执行需要高级概念表征的认知要求高的任务期间,DMN的部分区域亦可被激活[10]。当行为反应稳定时,DMN表现出更高的激活水平,且此激活独立于自我报告的心智游移[39]。冥想(涉及将注意力集中于呼吸与放松)与DMN活动降低相关[40]。
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Gabrielle et al. (2019) 认为 DMN 与美的感知有关,其中网络以广义的方式被激活到美学移动的领域,例如艺术品、风景和建筑。这将解释一种与审美相关的深层内在愉悦感,由于与自我相关的网络功能,它与个人身份感相互关联。[41]
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Gabrielle等人(2019)提出,DMN与美感感知相关:当个体面对能引发美学感动的领域(如艺术品、风景、建筑)时,该网络会以泛化方式激活。鉴于该网络具有与自我相关的功能,这可以解释个体因美学体验产生的、与自我认同感交织的深层内在愉悦[41]。
    
== 临床意义 ==
 
== 临床意义 ==
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据推测,默认模式网络与阿尔茨海默病、自闭症、精神分裂症、重度抑郁症 (MDD)、慢性疼痛、创伤后应激障碍 (PTSD) 等疾病相关。[4][42] 特别是,据报道,DMN 在不同的心理健康状况下显示出重叠但不同的神经活动模式,例如在直接比较注意力缺陷多动障碍 (ADHD) 和自闭症时。[43]
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据推测,默认模式网络与多种疾病相关,包括阿尔茨海默病、自闭症谱系障碍、精神分裂症、重性抑郁障碍(MDD)、慢性疼痛、创伤后应激障碍(PTSD)等[4][42]。值得注意的是,有报道称DMN在不同心理健康状况下(例如直接比较注意缺陷多动障碍(ADHD)与自闭症时)表现出重叠但相异的神经活动模式[43]。
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阿尔茨海默病患者在默认模式网络的区域内表现出葡萄糖(能量使用)减少。[4]这些减少从症状轻微的患者的轻微减少开始,到严重症状患者的急剧减少。令人惊讶的是,淀粉样蛋白-β 斑块(阿尔茨海默病的主要标志之一)甚至在个体出现阿尔茨海默病症状之前就开始在 DMN 中积累。[4]这促使 Randy Buckner 及其同事提出,DMN 持续激活的高代谢率会导致更多的 β 淀粉样蛋白肽在这些 DMN 区域积累并形成 β 淀粉样蛋白斑块。[4]这会破坏 DMN,并且由于 DMN 严重参与记忆形成和检索,因此这种破坏会导致阿尔茨海默病的症状。
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阿尔茨海默病患者在默认模式网络区域内表现出葡萄糖(能量利用)代谢的降低[4]。这种降低在轻度症状患者中表现为轻微下降,在重度症状患者中则发展为显著降低。引人注目的是,β-淀粉样蛋白斑块(阿尔茨海默病的主要病理标志之一)甚至在个体出现阿尔茨海默病症状之前,就已开始在DMN区域积聚[4]。这促使Randy Buckner及其同事提出假说:DMN的持续激活所致的高代谢率,导致更多的β-淀粉样蛋白肽在这些DMN区域积累并形成β-淀粉样蛋白斑块[4]。这破坏了DMN的功能,而由于DMN深度参与记忆形成与提取,这种破坏最终导致了阿尔茨海默病的症状。
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DMN 被认为在自闭症谱系障碍患者中被破坏。[4][44] 这些人在社交互动和沟通方面受损,而这些是这个网络的核心任务。研究表明,自闭症患者 DMN 区域之间的联系更差,尤其是 mPFC(参与思考自我和他人)和 PCC(DMN 的中心核心)之间的联系。[45][46] 自闭症越严重,这些区域之间的联系就越少。[45][46] 目前尚不清楚这是自闭症的原因还是结果,或者是否是第三个因素导致两者兼而有之(混杂)。
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据认为,自闭症谱系障碍患者的DMN功能存在紊乱[4][44]。这些患者在社交互动和沟通方面存在障碍,而这些功能正是该网络的核心任务。研究表明,自闭症患者DMN各区域间的连接性减弱,尤其是在内侧前额叶皮层(参与思考自我与他人)和后扣带回皮层(DMN的核心枢纽)之间[45][46]。自闭症症状越严重,这些区域间的连接性越低[45][46]。目前尚不明确这是自闭症的原因还是结果,抑或存在第三因素同时导致两者(混杂因素)。
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虽然尚不清楚精神病性双相情感障碍和精神分裂症中 DMN 连接是增加还是减少,但与改变的 DMN 连接相关的几个基因也是情绪和精神病障碍的风险基因。[47]
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虽然在精神病性双相情感障碍(psychotic bipolar disorder)和精神分裂症中,DMN连接性是增强还是减弱尚不清楚,但已发现多个与DMN连接性改变相关的基因同时也是心境障碍与精神病性障碍的风险基因[47]。
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反刍是重度抑郁症的主要症状之一,与休息期间 DMN 连接性增加和对其他网络的支配性有关。[48][49] 在首次发作的抑郁症[50] 和慢性疼痛中观察到这种 DMN 过度连接。[51]改变的 DMN 连接可能会改变一个人感知事件的方式及其社会和道德推理,从而增加他们对抑郁症状的易感性。[52]
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思维反刍(Rumination)——重性抑郁障碍的主要症状之一——与静息状态下DMN连接性增强及其对其他网络的支配性优势相关[48][49]。这种DMN高连接性已在首发抑郁[50]和慢性疼痛[51]中被观察到。DMN连接性的改变可能影响个体对事件的感知方式及其社会与道德推理能力,从而增加其对抑郁症状的易感性[52]。
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在经历过长期创伤(例如童年虐待或忽视)的人中,在默认网络中发现大脑区域之间的连接较低,并且与功能失调的依恋模式有关。在患有 PTSD 的人群中,与对照组相比,后扣带回的激活率较低,严重的 PTSD 的特征是 DMN 内的连通性较低。[42][53]
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在经历长期创伤(如童年虐待或忽视)的个体中,整个默认网络内脑区间的连接性降低,且与功能性依恋模式异常相关。在PTSD患者中,与对照组相比,其后扣带回激活水平降低,且严重的PTSD以DMN内部连接性减弱为特征[42][53]。
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患有 ADHD 的成人和儿童表现出 DMN 与其他大脑网络之间的抗相关性降低。[54][55] 原因可能是大脑成熟滞后。[56]更一般地说,在记忆编码过程中 DMN 和其他网络之间的竞争激活可能会导致长期记忆巩固不良,这不仅是 ADHD 的症状,也是抑郁、焦虑、自闭症和精神分裂症的症状。[33]
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患有ADHD的成人和儿童表现出DMN与其他脑网络间负相关减弱[54][55]。其原因可能是大脑成熟延迟[56]。更广泛地说,在记忆编码期间DMN与其他网络之间的竞争性激活可能导致长时记忆巩固不良,这不仅是ADHD的症状,也见于抑郁、焦虑、自闭症和精神分裂症[33]。
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== 调制 ==
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== 调节机制 ==
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默认模式网络 (DMN) 可以通过以下干预和过程进行调制[需要澄清]:
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默认模式网络可能受到以下干预措施和过程的调节:
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针灸 – 边缘大脑区域和 DMN 的失活。[57]有人认为这是由于疼痛反应。[58]
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针灸: 导致边缘系统脑区和DMN失活[57]。有学者认为这与痛觉反应有关[58]。
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抗抑郁药 – PTSD 患者接受抗抑郁药物治疗后,DMN 连接的异常减少。[59]
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抗抑郁药物: 在PTSD患者中,经抗抑郁药物治疗后,异常的DMN连接性得以减轻[59]。
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注意力训练技术 - 研究表明,即使是一次注意力训练技术也会改变 DMN 的功能连接。[60]
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注意训练技术(ATT): 研究表明,即使是单次注意训练技术(ATT)也能改变DMN的功能连接[60]。
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深部脑刺激 – 脑深部刺激对大脑活动的改变可用于平衡静息态网络。[61]
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深部脑刺激(DBS): 深部脑刺激引起的脑活动改变或可用于平衡静息态网络[61]。
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冥想 – 在冥想练习者中发现了 DMN 区域的结构变化,例如颞顶交界处、后扣带回皮层和楔前叶。[62]在长期从业者中,DMN 的激活和功能连接减少。[62]各种形式的非指导性冥想,包括超越冥想[63] 和 Acem 冥想,[64] 已被发现可以激活 DMN。
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冥想:
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身体活动和锻炼 – 身体活动,以及更可能的有氧训练,可能会改变 DMN。此外,体育专家正在展示网络差异,尤其是 DMN 的差异。[65][66][67]
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在长期冥想者中发现DMN区域(如颞顶联合区、后扣带回皮层和楔前叶)存在结构改变[62]。
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迷幻药 – 在裸盖菇素给药下观察到流向 PCC 和 mPFC 的血流量减少。这两个区域被认为是 DMN 的主要节点。[68]一项关于 LSD 效果的研究表明,该药物会使 DMN 内的大脑活动不同步;构成 DMN 的大脑区域的活动变得不那么相关。[69]
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长期练习者的DMN激活程度和功能连接性降低[62]。
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心理治疗 – 在 PTSD 中,默认模式网络中的异常在对心理治疗干预有反应的个体中恢复正常。[70][59]
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已发现多种形式的非指向性冥想(包括超觉冥想(Transcendental Meditation)[63]和Acem冥想(Acem Meditation)[64])可激活DMN。
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睡眠剥夺 – 处于静息状态的 DMN 节点之间的功能连接通常很强,但睡眠剥夺会导致 DMN 内的连接性降低。[71]最近的研究表明,由于睡眠不足,DMN 和任务阳性网络之间的连接性减少。[72]
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体力活动与运动: 体力活动,尤其是有氧训练,可能改变DMN。此外,运动专家表现出网络差异,特别是DMN的差异[65][66][67]。
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睡眠和休息觉醒
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致幻剂类物质:
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睡眠开始 — DMN 与任务积极网络之间的连接增加。[73]
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在裸盖菇素作用下观察到流向PCC和mPFC的血流减少。这两个区域被认为是DMN的主要节点[68]。
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REM 休眠 – DMN 节点之间的连接可能会增加。[73]
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一项关于LSD(麦角酸二乙基酰胺)效应的研究表明,该药物使DMN内的脑活动去同步化;构成DMN的脑区活动相关性降低[69]。
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静息清醒 – DMN 节点之间的功能连接很强。[73]
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心理治疗: 在PTSD患者中,对心理治疗干预有反应的个体,其默认模式网络的异常可恢复正常[70][59]。
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NREM睡眠的 N2 期 – 后扣带皮层和内侧前额叶皮层之间的连接性减少。[73]
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睡眠剥夺: DMN节点在静息状态下的功能连接通常较强,但睡眠剥夺会导致DMN内部连接性降低[71]。近期研究表明,睡眠缺失导致DMN与任务正网络之间的连接性降低[72]。
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NREM睡眠的N3阶段 – PCC 和 MPFC 之间的连接进一步减少。[73]
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睡眠与静息清醒状态:
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== 批评 ==
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入睡期: DMN与任务正网络之间的连接性增强[73]。
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一些人认为,默认模式网络中的大脑区域之所以一起出现,是因为大脑中靠近这些区域的大动脉和静脉的血管耦合,而不是因为这些区域实际上在功能上彼此相连。支持这一论点的研究表明,呼吸的变化会改变血液中的氧气水平,而血液中的氧气水平反过来对 DMN 的影响最大。[4]然而,这些研究并没有解释为什么也可以通过测量独立于血管耦合的葡萄糖代谢[4]和在皮层电图研究中[74]测量大脑表面的电活动来识别 DMN,并且在 MEG 中通过测量与绕过血流动力学反应的脑电生理活动相关的磁场。[75]
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“默认网络”的概念并未被普遍接受。[76]在 2007 年,默认模式的概念被批评为对理解大脑功能没有用,理由是一个更简单的假设,即静息大脑实际上比大脑做某些“要求很高”的任务做更多的处理,并且静息大脑的内在活动没有特殊意义。[77]
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快速眼动睡眠期(REM sleep): DMN节点间的连接性可能增强[73]。
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== 命名法 ==
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静息清醒状态(Resting wakefulness): DMN节点间的功能连接较强[73]。
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默认模式网络也称为语言网络、语义系统或 limbic 网络。[11]尽管这种二分法具有误导性,[8] 但术语任务负网络有时仍被用来将其与其他更面向外部的大脑网络进行对比。[55]
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2019 年,Uddin 等人提议将内侧额顶叶网络 (M-FPN) 用作该网络的标准解剖学名称。[11]
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非快速眼动睡眠N2期(Stage N2 of NREM sleep): 后扣带回皮层与内侧前额叶皮层之间的连接性降低[73]。
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非快速眼动睡眠N3期(Stage N3 of NREM sleep): PCC与mPFC之间的连接性进一步降低[73]。
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== 批评与争议 ==
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有观点认为,默认模式网络中的脑区之所以共同出现,是由于这些区域附近大脑大动脉和大静脉的血管耦合(vascular coupling)所致,而非这些区域真正存在功能连接。支持该观点的研究发现,呼吸模式的改变会影响血液中的氧气水平,而氧气水平变化进而对DMN的影响最为显著[4]。然而,这些研究未能解释为何使用正电子发射断层扫描(PET)(通过测量与血管耦合无关的葡萄糖代谢)[4]、皮层脑电图研究(测量大脑表面的电活动)[74]以及脑磁图(MEG)(测量绕过血流动力学响应的、与脑电生理活动相关的磁场)[75]同样能够识别出DMN。“默认网络”的概念并未被普遍接受[76]。2007年,有学者批评“默认模式”的概念对理解脑功能并无助益,其依据在于一个更简单的假说:静息状态的大脑实际上比执行某些“高要求”任务时进行更多的信息处理,且静息大脑的内在活动并无特殊意义[77]。
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== 命名沿革 ==
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默认模式网络也曾被称为语言网络(language network)、语义系统(semantic system)或边缘网络(limbic network)[11]。尽管这种二分法具有误导性[8],但任务负网络这一术语仍有时被用于将其与其他更偏向外源导向的脑网络进行对比[55]。2019年,Uddin等人提议将内侧额顶网络作为该网络的标准解剖学名称[11]。
    
== 参考文献 ==
 
== 参考文献 ==
第171行: 第177行:  
2.
 
2.
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== 编者推荐 ==
   
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