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“稳态失调”是脑部基本功能吗?

探讨关于稳态失调和内感受的论文,将大脑功能与心理现象联系起来。

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一篇刚刚发表在《Nature Human Behaviour》上的论文对大脑提出了大胆的论断。这篇论文题为《人类稳态失调和内感受的大规模脑系统证据》,但其中有多少是证据,又有多少是推测?作者,来自东北大学的Ian R. Kleckner及其同事认为,大脑的核心功能是稳态失调,他们将其定义为大脑“有效维持体内能量调节”的过程。稳态失调包括“在身体需要能量之前预测身体的能量需求,并为满足这些需求做准备。”Kleckner等人指出,“在体温过高之前通过身体运动来降低体温”是稳态失调的一个例子。与稳态失调密切相关的概念是内感受,即大脑通过体内感觉神经接收身体内部状态信息的过程。

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虽然稳态失调和内感受并非新概念,但Kleckner等人通过论证稳态失调是大脑中的一个基本过程,进入了新的领域。根据这篇论文,记忆、认知和决策等各种“高级”脑功能“依赖于”稳态失调。作者认为,这方面的证据是广泛的神经回路与参与稳态失调的大脑区域在功能上是相连的。

我们的工作表明,一个大脑系统不仅支持稳态失调,还支持广泛的心理现象(情绪、记忆、决策、疼痛),这些都可以通过它们对稳态失调的依赖来解释……一个高度连接的功能集合,用于整合大脑各处的信息,其核心是内感受和稳态失调信息。

这是一个宏大的想法,我认为神经科学需要这样的想法,但依我看,Kleckner等人几乎没有证据表明大脑中存在一个广泛的“稳态失调-内感受”系统,也没有证据表明稳态失调是其他认知功能的基础。Kleckner等人论证的核心是一个结构上和功能上相互连接的大脑区域集合。这些区域包括背侧中脑和背侧后岛叶(dmIns/dpIns)、腹侧前岛叶(vaIns)、扣带下回和扣带前回(sgACC和pACC)以及前扣带皮层(aMCC,也称为背侧ACC)。这些区域中的许多也与皮层下结构相连,包括下丘脑和各种脑干核团。这种连接性是他们核心图2的基础,该图基于灵长类动物结构连接的解剖学研究(示踪)以及人类的静息态功能磁共振成像研究:

我的担忧不在于图,而在于图注。承认这些区域都相互连接,为什么我们要将它们标记为“统一的稳态失调/内感受系统”?论点是,网络中的一些大脑区域具有已知的内感受(例如dmIns/dpIns)和稳态失调(例如下丘脑和脑干核团的部分区域)的作用。但我发现这种逻辑值得怀疑。仅仅因为网络中的一些大脑区域具有特定功能,并不意味着整个网络都围绕该功能运行。将这种逻辑推向极端,你可以说整个大脑(所有大脑都相互连接)具有任何你选择的功能。也许我的大脑是一个控制我左拇指的网络。此外,这种论证基于逆向推理。我也同样不确定Kleckner等人关于两个被广泛研究的功能性大脑网络,即默认模式网络(DMN)和激励网络,实际上是稳态失调系统的组成部分的论点。这一说法基于它们的fMRI连接模式与“稳态失调网络”重叠的事实,但这种逻辑不能反向应用吗?我们是否同样可以说“稳态失调网络”实际上是激励网络的组成部分?有什么证据表明这些连接中的任何一个都与实际的认知或行为有关?Kleckner等人报告说,稳态失调网络中的两个区域(aMCC和dpIns)之间的fMRI连接可以预测人们主观的唤醒感与客观的皮肤电反应(SCRs)在观看情绪感染力的照片时(n=41)的对应程度。由于dpIns被认为是内感受区域,这一结果与aMCC参与将内感受转化为有意识的情绪体验的观点一致。但这是一个相当有限的结果;它只涉及两个大脑区域,而对论文主题“统一的稳态失调/内感受系统”的更广泛范围的论述甚少。因此,总的来说,我认为这里证据不多, certainly不足以支持Kleckner等人关于稳态失调是所有大脑的根本目的的说法。

也许最重要的是,稳态失调-内感受系统已被证明在广泛的心理现象中发挥作用,这表明稳态失调和内感受是神经系统的基本特征……证据表明,大脑并非为了理性、幸福或精确感知而进化……大脑是为了调节稳态失调而进化的。

这篇论文也没有提供任何关于大脑如何调节稳态失调的证据。Kleckner等人提到了预测编码的概念,并将他们的整体假设称为EPIC模型(具身预测内感受编码)。然而,这篇论文中没有一项研究考察了预测编码。作者表示,更多的EPIC测试研究即将推出。总的来说,这篇论文感觉像是两篇文章拼凑而成:一篇实验性论文(n=41研究),其结果有趣但相当有限;以及一篇关于稳态失调-内感受大脑功能理论的推测性综述论文。作为一种假设,这篇论文中的想法无疑是有趣的。但依我看,说这篇论文中的数据是支持所提出假设的证据,则有些牵强。

*

Ian R. Kleckner 和该论文的资深作者 Lisa Feldman Barrett 善意地对本帖草稿进行了评论。以下是他们的评论:

我们确实认为您可能误解了论文的一个重要观点,当您写道:“仅仅因为网络中的一些大脑区域具有特定功能,并不意味着整个网络都围绕该功能运行”。神经科学家习惯于根据自己的兴趣来命名一个网络/系统。默认模式网络和激励网络的别名比夏洛克·福尔摩斯还多。在这篇论文中,我们强调了这些网络的领域通用性(见我们的图5),但我们也表明它们以被忽视的重要方式与身体相互作用。这为理解例如内感受在记忆中的作用、概念在稳态失调中的作用等提供了新的见解,并开启了新的问题。其中一些主题在Lisa的书《情绪是如何产生的》中有讨论,您可以在这里阅读。我们从未声称默认模式/激励网络的功能是围绕任何单一功能“构建”的。当特定神经元集合同步放电,意味着它们相互连接并服务于统一功能时,这并不意味着该网络仅服务于该功能,甚至不主要服务于该功能。论文的重点是展示,无论这些网络在特定情况下还在做什么(记忆、概念形成、感知等),它们在调节稳态失调和表征内感受。该论文基于我们之前撰写过的提出类似观点的论文——请参阅123。该论文并非声称稳态失调和内感受是该网络的唯一功能,甚至不是其主要功能。这种定位方法与我们对神经功能的理解不符。默认模式网络和激励网络在功能上是领域通用的。而稳态失调/内感受是这些网络功能的一部分。并非这些神经元有时执行稳态失调,有时执行记忆(或其他心理功能)。关键在于,虽然它们有助于记忆、表征概念、语言等,但它们似乎同时始终有助于稳态失调(您的自主神经系统、免疫系统和神经内分泌系统从未关闭)。在我们论文的第6页和第7页,我们写道:“默认模式和激励网络在常规执行各种认知、感知和情绪任务的同时,也在同时调节和表征内部环境,所有这些都涉及基于价值的决策和行为,这一事实提出了一个发人深省的假设,有待未来研究:无论默认模式和激励网络在任何特定脑状态下执行其他什么心理功能,它们都在同时维持或试图恢复稳态失调,并将内部环境的感觉表征与大脑的其余部分整合……无论您的脑子还在做什么——思考、感受、感知、运动——它也在调节您的自主神经系统、免疫系统和内分泌系统。”稳态失调的变化总会有感觉(内感受)后果,因此,当您回忆、做决定、感知世界等时,内感受也在进行。再次,引用我们论文的第7页:“也许我们发现最有价值的方面在于超越了传统上基于领域特定或‘模块化’的脑结构/功能关系观。”

Kleckner, I., Zhang, J., Touroutoglou, A., Chanes, L., Xia, C., Simmons, W., Quigley, K., Dickerson, B., & Feldman Barrett, L. (2017). Evidence for a large-scale brain system supporting allostasis and interoception in humans. *Nature Human Behaviour*, 1. DOI: 10.1038/s41562-017-0069

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