標的の円滑化と気晴らしの抑制の基盤となる神経基質の違い。ボクセルベースの形態計測と安静時の機能的接続性の研究

Distinct neural substrates underlying target facilitation and distractor suppression: A combined voxel-based morphometry and resting-state functional connectivity study.

• Ke Xie
• Zhenlan Jin
• Xuejin Ni
• Junjun Zhang
• Ling Li

抄録

選択的注意とは、感覚情報の海から関連性のある情報をフィルタリングする能力であり、目標と関連性のある情報の優先順位付け（目標促進）と、目標と関連性のない情報の抑制（気晴らし抑制）に依存している。これまでにいくつかの証拠から、目標の円滑化と気晴らしの抑制が異なるメカニズムによって媒介されていることが示されているが、その根底にある神経基質は未だに不明である。この問題を解決するために、我々は、構造と安静時の磁気共鳴イメージングスキャンと、修正されたPosnerキューイングタスクの行動データを取得しました。具体的には、ターゲット（Target Cue, TC）とディストラクタ（Distractor Cue, DC）の位置を事前にキューイングし、ターゲットの促進とディストラクタの抑制を別々に誘発するか、予測情報を提供しないことでベースラインとして機能させた。我々は、ボクセルベースの形態測定（VBM）と安静時状態の機能的接続性（rsFC）分析を組み合わせて、行動上の有益性の神経的相関を探った結果、以下のような結果が得られた。第一に、行動データはベースラインと比較してTCおよびDC条件に対する反応が速いことを示し、その利点はTC-benefitおよびDC-benefitと名付けられた。第二に、VBM解析の結果、上前頭頂葉、中前頭葉、角回の灰白質体積（GMV）は個人のTC-benefitと逆相関し、上前頭頂葉、中前頭葉、角回のGMVは個人のDC-benefitと逆相関しており、標的の円滑化と気晴らしの抑制は、前頭頂皮質の明瞭で分散した領域のGMVと関連していることが明らかになりました。第三に、SFGを種領域としてrsFC解析を行ったところ、標的の円滑化と気晴らし抑制のためのrsFCのパターンが異なることが明らかになった。具体的には、個々のTC-benefitはSFGと脳領域間の分散した接続（主に腹側注意・体性運動ネットワーク内）と正の相関を示したが、個々のDC-benefitはSFGと脳領域間の集中した接続（主に前頭・頭頂部・背側注意・腹側注意ネットワーク内）と正の相関を示した。最後に、重回帰分析により、GMVとrsFCがTC-およびDC-ベネフィットの個人差を共同で説明できることが示された。以上の結果から、これらの結果は、標的の円滑化と気晴らし抑制の根底にある異なる構造的・機能的基質の神経学的証拠を提供した。

Selective attention, the ability to filter relevant from a sea of sensory information, relies on the prioritization of goal-relevant information (target facilitation) and the suppression of goal-irrelevant information (distractor suppression). Although several lines of evidence have shown that target facilitation and distractor suppression were mediated by distinct mechanisms, the underlying neural substrates remain unclear. To address this question, we acquired structural and resting-state magnetic resonance imaging scans, as well as behavioral data from a modified Posner cueing task. Specifically, the location of a target (Target Cue, TC) and a distractor (Distractor Cue, DC) was either cued in advance to separately trigger target facilitation and distractor suppression, or no predictive information was provided, serving as a baseline. We combined voxel-based morphometry (VBM) and resting-state functional connectivity (rsFC) analyses to explore the neural correlates of behavioral benefits, yielding the following results. First, behavioral data showed faster responses to TC and DC conditions compared to baseline, the benefits of which were named TC-benefit and DC-benefit. Second, the VBM analysis revealed that the gray matter volume (GMV) in the superior frontal (SFG) and postcentral gyrus inversely correlated with individual TC-benefit, while the GMV in the superior parietal lobe, middle frontal gyrus, and angular gyrus inversely correlated with individual DC-benefit, indicating that target facilitation and distractor suppression was associated with the GMV of distinct and distributed regions in the frontoparietal cortex. Third, the rsFC analysis with the SFG as a seed region further found distinct patterns of rsFC for target facilitation and distractor suppression. Specifically, individual TC-benefit were positively correlated with distributed connections between the SFG and brain regions, mainly within the ventral attention and somato-motor network; but individual DC-benefit were positively correlated with centralized connections between the SFG and brain regions, mainly within the frontoparietal, dorsal attention and ventral attention network. Finally, a multiple linear regression analysis showed that the GMV and rsFC could jointly explain individual differences in TC- and DC-benefit. Taken together, these results provided neural evidence for different structural and functional substrates underlying target facilitation and distractor suppression.

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