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“軀體感覺-認知活動網絡”的發現，有助于解釋許多身心問題，增進對運動障礙和精神障礙的理解。

左：彭菲爾德大腦運動皮層拓撲地形圖（1948）；右：戈登等人發現的“身心界面”（圖上三個提線木偶的區域）。論文截圖

當危險或壓力來臨時，你會感到心跳加快、出汗、身體緊張，甚至“胃里像有蝴蝶在飛”。這些反應要早于你展開任何行動，你想過這是為什么嗎？

通過現代大腦成像技術，來自美國圣路易斯華盛頓大學醫學院的研究人員發現了大腦運動皮層中的“身心界面”，它分布在早先發現的控制身體不同位置精確運動的區域之間，不僅參與運動規劃，還和血壓、心跳等生理反應有著很強的功能連接。

相關論文于當地時間4月19日發表于《自然》（Nature）雜志。這一發現有助于解釋許多令人費解的現象。例如，為什么焦慮的人會想要來回踱步，為什么經常鍛煉的人態度更積極，為什么冥想可以同時平靜身體和心靈。身心密不可分的古老哲學，如今得到了腦神經科學的有力驗證。

“冥想等做法確實對焦慮的人很有幫助，但此前沒有多少科學證據表明，它是如何運作的。但現在我們找到了聯系，”文章第一作者、圣路易斯華盛頓大學醫學院助理教授埃文·戈登（Evan Gordon）說，“在你的頭腦里，有一個高度活躍和目標導向的部分，催促你‘go go go’，它和大腦中控制呼吸和心率的部分相連——如果你讓一個冷靜下來，另一個一定會有反應。——我們找到了這個地方。”

這個出人意料的發現，直接改寫了神經科學教科書。

上世紀30年代，神經外科專家懷爾德·彭菲爾德（Wilder Perfield）通過對接受腦部手術的患者暴露的大腦施加低水平電流刺激，并記錄他們的反應，繪制了大腦運動皮層和軀體感覺皮層的拓撲地形圖（Cortical Topography）。它們被漫畫般地呈現為“運動小人”和“感官小人”，大腦控制區域的排列與其支配的身體部位相對應，頭面部在下方，而四肢在上方。

根據彭菲爾德大腦皮層拓撲地形圖中特定區域面積大小示意，3D模擬的“皮層小人”。他們的雙手和嘴部要寬厚得多，表明腦部結構保證了人們對手指和唇舌的精確控制。資料圖

戈登和他的同事們一開始使用功能性磁共振成像（fMRI）復制彭菲爾德的工作。他們招募了七名健康的成年人在休息或執行任務（如眨眼、屈膝或吞咽）時進行數小時的fMRI大腦掃描。利用這個高密度數據集，他們為每個參與者構建了個性化的大腦地圖。

接著，他們使用三個大型、公開可用的fMRI數據集——人類連接組項目、青少年大腦認知發展研究和英國生物庫——驗證了他們的結果，這些數據集包含來自大約5萬人的大腦掃描。

令他們驚訝的是，經典的彭菲爾德“大腦地圖”并不準確。他們發現，特定效應器區域（effector-specific areas）遵循“同心”結構，而不是線性的對應方式。具體來說，在每個腳/手/嘴區域內，最遠的身體部位（例如腳趾）位于該區域的中心，周圍是更近端的身體部位（踝-膝-臀部）的同心環。

更關鍵的是，在彭菲爾德發現的三個特定效應器區域之外，還間隔分布著另外三個相互聯系的區域，它們似乎根本沒有直接參與運動，而且看上去更薄。進一步的成像實驗表明，它們雖然在運動過程中不活躍，但在人們考慮運動時，確實會變得活躍。

值得注意的是，與特定效應器區域相比，它們和扣帶蓋網絡（Cingulo-Opercular Network，簡寫為“CON”）聯系更為緊密，這個網絡在大腦中負責思考、計劃、精神喚醒、疼痛以及控制內部器官和功能（如血壓和心率）等，被認為與注意力缺陷多動障礙、抑郁癥、焦慮癥、強迫癥等多種精神疾病有關。

研究團隊將這個新確定的網絡命名為“軀體感覺-認知活動網絡”（Somato-Cognitive Action Network，簡寫為“SCAN”）。它位于上述同心環的交點處，而近端身體部位（腹部、眉毛、吞咽）在這個區域呈現非特異性表達——當這些部位激活時，所有三個SCAN區域都共同激活，并且與CON相連。

為了了解SCAN是如何發展和演變的，研究者掃描了一個新生兒、1歲和9歲孩子的大腦，還分析了之前收集的九只猴子的數據。

研究發現，SCAN在新生兒中無法檢測到，但在1歲和9歲兒童中明顯可見。猴子有一個更小、更基本的系統，沒有在人類身上看到的廣泛聯系。“這可能是一個更簡單的系統，將運動與生理相結合，以免站起來時暈倒。但隨著我們進化成思維和規劃更復雜的生物體時，這個系統升級加入了許多非常復雜的認知元素。”戈登說。

故事在這里變得更為完整。猴子身上的這個“舊系統”，負責全身/總運動控制，向胃和腎上腺等內臟器官投射，以控制生理狀態，而這個新發現的系統，進一步控制腹部和眉毛等身體軸向運動，計劃行動，可能調節生理并連接到控制網絡，“這表明一個能夠平衡和預期性調節身體的系統，對整合行動目標和生理更為重要。”

此前，科學家們一直好奇運動皮層與意識狀態之間存在的緊密關系，意識狀態的變化可以引起運動皮層的神經活動的變化。運動皮層也與帕金森病和腦卒中后遺癥等多種運動障礙相關，因此研究運動皮層的神經機制對于理解和治療這些疾病具有重要的意義。在上述論文中，作者也特別提到了帕金森病，因為其諸多癥狀跨越運動、生理和意志領域，可能與SCAN相關。

（澎湃新聞記者 陳竹沁）