来自意大利米兰第二大学的Laura Zapparoli等人在PNAS上发文，研究者为了研究有意行为的功能与结构的神经基础，即决定我们行为的内容和时机以及采取行动是否有着可分离的神经系统。研究者招募了32名被试在MRI中完成一项3 × 2 × 2被试内设计的实验，被试在其中遵循刺激线索反应或跟随他们的意图反应，并利用被试的任务态数据，静息态的功能连接数据和弥散张量成像数据（DTI）进行了多模态的分析。最终，研究者发现我们的意图的各个成分有分离的功能和结构神经基础。

关键词：有意行为 多模态 www-模型

每天我们都会面临很多需要意识参与的决策，比如我们到底是吃冰淇淋还是蛋糕，什么时候吃比较好。但可能最后意识到自己太胖了，两种渴望的食物都不吃。研究者们想要探索的问题就是，这些意图成分是受一个单一的控制器（神经系统），还是多个控制器控制。早期的研究者认为有意行为可以分为三个不同的成分：内容成分（what），时间成分（when），执行成分（是否该做，whether）。后来，Brass等人便在此基础上提出了“www-模型”。但前人没有足够的证据表明这些成分具有离散的脑功能和结构神经基础（详见补充材料，表1）。

方法

为此，本文研究者招募了32名被试（平均年龄：25.9 ± 4.8 y，受教育年限：15.1 ± 2.3 y，16名女性），之后让其在MRI中完成一项3 × 2 × 2被试内设计的实验（3：what ，when， whether； 2：决策并保持意图，直接反应； 2：刺激驱动，意图驱动），以此来评估意图性的www-模型的脑功能与结构基础，克服前人尝试的方法限制。“意图驱动”组被试在MRI中的兼容护目镜的提示灯光为黄色，被试可以自由选择两个动作中的任何一个，在动作完成之前，其最重要的是要保持他们的选择意图。“刺激驱动”组被试在MRI中的兼容护目镜的提示灯光为绿色或红色，其随机对应着特定动作（如移动中指）（图1）。

图1.实验程序

MRI数据采集与处理

研究者使用1.5T的西门子扫描仪器获得了被试的脑数据（flip angle 90°, echotime (TE) = 60 ms, TR = 3,000 ms, field of view =280 × 210 mm, and matrix = 96× 64）。之后，研究者首先剔除了所有数据的前十个时间点。研究者首先利用MRIcron将DICOM（原始文件）转换为NIFTI文件。（2）再利用SPM12 (SPM12, Wellcome Department ofImaging Neuroscience, London,UK)对数据进行预处理：首先进行头动矫正，再使用T1像对被试的功能像进行配准，最后对图像进行分割和标准化以便进行组分析。（3）预处理中有些被试由于头动过大或不遵守指导语而被排除。

数据分析

研究者分析了与每个实验条件相关的BOLD信号，使用HRF进行了卷积，并使用高通滤波（128 s）来去除全脑信号和心脏或呼吸产生的噪声信号。在一阶分析中，研究者将错误trials、缺失的响应和异常值在一个单独的回归模型中建模，而6列头动参数被作为协变量纳入个体的GLM。二阶分析中，作者使用ANOVA分析了各因素的主效应和交互效应。最后，研究者还利用确定性纤维追踪技术（之后又采集了15名被试的DTI数据，确定性纤维追踪参数：FA>0.2, 偏转角度<35°）确定了通过激活脑区的纤维束（主要是胼胝体）。

此外，研究者还进行了基于种子点的功能连接分析（基于CONN toolbox），结果发现mPFC与胼胝体的功能连通性与whether条件下的意图有显著相关（具体信息详见附加材料）。

结果

在任务中，意图驱动组的额叶区域有特定激活，此外还包括pre-SMA, ACC, MFG 和IPL等脑区。而刺激驱动组枕叶的SOG，the left cuneus, the right lingualgyrus, and the right calcarine fissure等脑区有显著激活。

图2.脑功能与结构分析结果：

（A）由三个成分共同激活的脑区为pre-SMA and ACC（conjunction analysis）。（B）what 成分主要激活了左侧缘上回（what成分>when 成分 和whether 成分）（表1）。

（C）when 成分则激活了较多脑区（when成分>what成分 和whether 成分）（表1）。

（D）whether 成分主要激活了胼胝体（whether 成分>what成分 和when成分）（表1）。柱状图的y轴显示了对比估计和90%的置信区间。显著程度最低也有p=0.00017;最高则有p=0.0000011。

（E）在胼胝体的激活与决策成本之间呈负相关关系，即胼胝体激活越强，决定是否采取行动的行为成本就越低。

  (F)DTI分析：在whether 成分中，胼胝体与mPFC脑区之间的白质纤维对有意行为有重要影响（用黄色表示）。从左到右的纤维（红色）大部分都在胼胝体中;从后到前方向的纤维为绿色;从下到上的纤维以蓝色显示（详见补充材料，图S7）。

表1. 特定成分的fMRI激活

此外，研究者还发现在whether条件的no-go vs go中，只观察到腹侧前额叶和眶额皮层的显著增强活动的趋势（P<0.001，未校正）。

总之，本研究提供的证据表明，我们的意图的各个成分有着分离的功能与结构神经基础。该研究者发现，要做什么，什么时候做，以及是否要做，都取决于这些可分离的神经回路，这些神经回路不仅涉及前人所研究mPFC，还涉及到皮层上和皮层下的众多区域。此外，研究者还发现决定是否采取行动需要两半球的额叶相互协调参与。这些明确证据表明了意向性行动的神经基础，将有助于研究有意行为的特定成分紊乱相关的大脑疾病。

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一句话总结：研究者利用多模态脑成像数据，证明了我们的有意行为的三个特定成分（what when, whether）有着分离的功能与结构的脑神经基础。

参考文献：Zapparoli L, Seghezzi S, Scifo P, etal. Dissecting the neurofunctional bases of intentional action[J]. Proceedingsof the National Academy of Sciences, 2018, 115(28): 7440-7445.

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