科學通報 | 趙小虎/左西年團隊聯(lián)合綜述：從“默認”到“行動”，腦網(wǎng)絡(luò)研究的新篇章

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近日，復旦大學趙小虎教授團隊與北京師范大學左西年教授團隊聯(lián)合多家科研單位在《科學通報》發(fā)表了題為“大腦行動網(wǎng)絡(luò)”的綜述文章，將Dosenbach等人提出的“行動網(wǎng)絡(luò)(Action Mode Network)”進行中文命名，系統(tǒng)闡述其解剖構(gòu)成與核心功能，創(chuàng)新性提出“皮層-基底節(jié)/丘腦-小腦”三維分層理解視角。從理論層面，文章深入探討了行動網(wǎng)絡(luò)與默認網(wǎng)絡(luò)的“陰陽”對立統(tǒng)一關(guān)系，并從“大腦復雜動力學系統(tǒng)理論”、“一般集成論”進行了理論拓展，期望為未來探索行動網(wǎng)絡(luò)的解剖功能規(guī)律、全生命周期發(fā)展演化機制指明方向，也為腦疾病早期診斷、干預及腦健康保護提供全新思路。

背景介紹

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大腦，這個僅占人體重量2%卻消耗全身20%能量的“大自然精密集成器官”，始終是神經(jīng)科學領(lǐng)域的核心探索對象。長期探索發(fā)現(xiàn)，大腦并非被動接收與處理信息的“機器”，而是持續(xù)產(chǎn)生有組織內(nèi)源性神經(jīng)活動的高度復雜系統(tǒng)。腦功能的實現(xiàn)也并非依賴孤立腦區(qū)單獨作業(yè)，而是由多個功能網(wǎng)絡(luò)協(xié)同運作完成，它們通過結(jié)構(gòu)連接與功能集成，共同支撐大腦與內(nèi)在系統(tǒng)、外界環(huán)境的動態(tài)交互。

過去20余年，默認網(wǎng)絡(luò)的發(fā)現(xiàn)顛覆了人們對“靜息狀態(tài)大腦無活動”的認知。但大腦功能并非只有“靜”的一面：當人們執(zhí)行學習、運動等目標導向任務時，一組腦區(qū)會呈現(xiàn)“非任務依賴的正激活”，形成與默認網(wǎng)絡(luò)功能相反的系統(tǒng)，國際上將其稱為“Action Mode Network”，并于2025年發(fā)表在知名期刊

Nature Reviews Neuroscience

內(nèi)容簡介

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行動網(wǎng)絡(luò)是國際腦科學領(lǐng)域的一個新概念，文章首先梳理了行動網(wǎng)絡(luò)理論的演進脈絡(luò)，闡述了“行動網(wǎng)絡(luò)”與“行動模式網(wǎng)絡(luò)”兩者概念與內(nèi)涵的區(qū)別與聯(lián)系。并針對國際上關(guān)于行動模式網(wǎng)絡(luò)(Action Mode Network)和默認模式網(wǎng)絡(luò)(Default Mode Network)的生理含義進行了探討。作者認為，“Mode”一詞對大腦活動狀態(tài)描述存在一定的模糊性與爭議性。因此認為：應將這兩個網(wǎng)絡(luò)稱為“Action Network”和“Default Network”。作者們考慮到“action”在中文語境中的涵義包括電影開拍時的啟動信號，即行動，將Action Network命名為“行動網(wǎng)絡(luò)”，既貼合其功能本質(zhì)，也為國內(nèi)研究提供統(tǒng)一術(shù)語的規(guī)范標準。

作者還在文中系統(tǒng)闡述了行動網(wǎng)絡(luò)的解剖定位和功能(見圖1)。基于臨床實用性與系統(tǒng)神經(jīng)科學的視角，提出了行動網(wǎng)絡(luò)的“皮層-基底節(jié)/丘腦-小腦”三維分層觀點，突破了以往多聚焦于皮層的局限，為理解腦功能與疾病機制提供了更完整的解剖基礎(chǔ)。文章還從認知控制和運動控制兩個角度對行動網(wǎng)絡(luò)功能進行初步探討。在認知控制層面，行動網(wǎng)絡(luò)通過與認知、感覺、軀體運動等多個腦網(wǎng)絡(luò)建立緊密功能連接，實現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合信息處理，為目標導向行為的認知調(diào)控(如任務啟動、目標維持)提供支撐；在運動控制層面，行動網(wǎng)絡(luò)通過與“軀體認知行動網(wǎng)絡(luò)(SCAN)”緊密連接，實現(xiàn)運動與認知的深度集成，實現(xiàn)軀體行動規(guī)劃與生理調(diào)節(jié)。

圖1人腦行動網(wǎng)絡(luò)

最后，文章從理論層面深入剖析行動網(wǎng)絡(luò)與默認網(wǎng)絡(luò)“對立統(tǒng)一”關(guān)系，二者共同維持大腦功能平衡。拮抗關(guān)系主要體現(xiàn)為，行動網(wǎng)絡(luò)主導“外向行動”，負責外部任務執(zhí)行、注意力調(diào)控與運動控制，在任務狀態(tài)下呈“正激活”；默認網(wǎng)絡(luò)主導“內(nèi)向反思”，負責自我認知與記憶整合，任務狀態(tài)下呈“負激活”，兩者神經(jīng)活動鏡像對稱。統(tǒng)一關(guān)系體現(xiàn)為，兩者通過腦內(nèi)低頻振蕩交替活躍——任務啟動時行動網(wǎng)絡(luò)激活、默認網(wǎng)絡(luò)抑制以聚焦外部，任務結(jié)束后反向切換，實現(xiàn)腦功能動態(tài)平衡與資源高效分配。從進化角度看，行動網(wǎng)絡(luò)保障個體快速應對環(huán)境(如避險、捕食)，默認網(wǎng)絡(luò)維持群體社會認知，二者互補構(gòu)成生存“雙保險”。同時，文章也提出了大腦活動的其他理論觀點，如大腦的復雜動力學系統(tǒng)理論及一般集成理論，旨在為后續(xù)的相關(guān)研究提供多元的理論視角，為深入探索行動網(wǎng)絡(luò)的復雜功能機制提供啟發(fā)。

盡管文章初步拓展了對大腦功能組織原則的認識，未來仍面臨諸多挑戰(zhàn)。解析行動網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)機制，對理解大腦工作原理、代謝特征、行為認知關(guān)聯(lián)及腦疾病機制均具重要意義：需補充更多微觀證據(jù)，如通過細胞膜電位、場電位等神經(jīng)電生理技術(shù)闡明其神經(jīng)生理基礎(chǔ)；也需加強行動網(wǎng)絡(luò)在腦疾病中的機制研究，探索其在局灶性病損(如中風、腦腫瘤)與非局灶性疾病(如阿爾茨海默病、精神分裂癥、帕金森病)中的病理異常特征；關(guān)注行動網(wǎng)絡(luò)在健康與疾病狀態(tài)下的可塑性，探索經(jīng)顱磁刺激等非侵入性神經(jīng)調(diào)控技術(shù)對其功能的恢復作用。隨著技術(shù)和研究的深入，有望更全面地理解行動網(wǎng)絡(luò)在認知控制和行為調(diào)節(jié)中的核心作用，既助力理解大腦系統(tǒng)的復雜性，也為腦疾病診療、類腦智能開發(fā)提供新策略，為人類腦健康保駕護航。

復旦大學附屬上海市第五人民醫(yī)院趙小虎教授為本文的第一作者和共同通訊作者。北京師范大學左西年教授為文章共同通訊作者。浙江大學陳飛燕教授、何宏建教授，香港浸會大學周昌松教授，華南師范大學翁旭初教授及杭州師范大學臧玉峰教授為本文做出了重要貢獻。該論文得到科學技術(shù)部“科技創(chuàng)新2030——腦科學與類腦研究”重大項目(2021ZD0200500)、上海市科學技術(shù)委員會“科技創(chuàng)新行動計劃”醫(yī)學創(chuàng)新研究專項(22Y11910800)，上海市科學技術(shù)委員會“科技創(chuàng)新行動計劃”創(chuàng)新藥械產(chǎn)品應用示范項目(24SF1904204)，閔行區(qū)醫(yī)療系統(tǒng)大學科建設(shè)項目(2024MWDXK03)和國家基礎(chǔ)科學數(shù)據(jù)中心“活體人口影像交叉學科腦數(shù)據(jù)庫”(ID-BRAIN)支持 。

文章信息

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趙小虎, 陳飛燕, 何宏建, 周昌松, 翁旭初, 臧玉峰, 左西年. 大腦行動網(wǎng)絡(luò) . 科學通報, 2025.

https://doi.org/10.1360/CSB-2025-5227

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