反应抑制是指有机体对某个刺激因反应次数增多而使反应强度减弱的现象。反应抑制的特征是故意抑制在特定环境中不适当并阻碍目标导向行为的持续反应。当面对不断变化的环境时，具有反应抑制能力的个体表现出行为灵活性。
2024年12月3日，日本顺天堂大学Takahiro Osada（第一作者、通讯作者）、Seiki Konishi（通讯作者）及研究团队在Nature Communications（IF=14.7）上发表了题为“Multiple insular-prefrontal pathways underlie perception to execution during response inhibition in humans”的文章，研究使用神经影像学和脑刺激来研究全脑水平反应抑制期间人脑区域之间的相互作用。
本研究使用神经影像学概述了全脑水平反应抑制的脑通路，起源于V1，通过daINS，中途涉及两个重要的IFC区域，即vpIFC和aIFC，并最终延伸到BG/M1，随后通过无创脑刺激测试该通路的因果关系。
图1 实验流程概述
被试执行停止信号任务，通过停止信号反应时间（SSRT）评估行为表现，SSRT较短的被试被认为在反应抑制方面更有效。在右半球发现反应抑制期间的显着激活，包括vpIFC、前岛叶（aIFC）和前岛叶，即前岛叶的腹侧和背侧部分（分别为vaINS和daINS）。
图2 反应抑制期间的大脑活动以及 vpIFC 和大脑皮质区域之间以及 daINS 和 V1 之间的结构连接
研究调查了已证实的daINS对反应抑制的重要性。由于daINS位于外侧沟深处，采用TUS作为介入性脑刺激方法，vaINS作为对照一并进行，其中观察到与任务相关的激活，但没有观察到与vpIFC的结构连接。
图3 反应抑制期间 TUS 对前岛叶的影响
随后，研究评估了除vpIFC之外是否存在替代区域，这些区域充当 daINS和BG之间的中介。
图4 基底神经节的大脑活动以及基底神经节和 IFC 区域之间的结构连接
为了研究反应抑制期间aIFC的时间动力学及其与vpIFC的关联，研究在停止信号任务中采用了单脉冲TMS（spTMS），利用spTMS的高时间分辨率，在一半的Go和Stop试验中刺激了目标区域，而有刺激和无刺激的试验（分别为spStim和无spStim试验）在运行中混合。
图5 单脉冲 TMS 对 IFC 区域的影响
实验研究了反应抑制期间daINS相对于vpIFC和aIFC的分层定位，将 TUS应用于daINS，诱导持续抑制，并将spTMS与TUS前后的vpIFC和aIFC 的瞬时破坏效应进行了比较。
图6 daINS-vpIFC 和 daINS-aIFC 层次结构的单脉冲和 TUS 组合
随后，实验研究了与daINS相关的下游区域之间的关系：vpIFC和aIFC。spTMS 实验的结果表明，这两个区域具有相同的临界时间。
图7 vpIFC 和 aIFC 之间关系的单脉冲和 TUS 组合
总之，在这项研究中，通过使用神经影像学和脑刺激来研究全脑水平反应抑制期间人脑区域之间的相互作用。磁共振成像连续的四步加工途径：从初级视觉皮层（V1）开始，进展到背前岛叶（daINS），然后涉及额下皮层 （IFC）的两个重要区域，即腹侧后IFC（vpIFC和前叶IFC（aIFC），并到达基底神经节（BG）/初级运动皮层（M1）。超声刺激和时间分辨磁刺激的结合阐明了daINS对vpIFC的因果影响以及aIFC对vpIFC的单向依赖性。这些结果揭示了岛叶-前额叶皮层中的不对称通路，并概述了反应抑制的宏观大脑回路：V1→daINS→vpIFC/aIFC→BG/M1。
参考文献
Osada, T., Nakajima, K., Shirokoshi, T. et al. Multiple insular-prefrontal pathways underlie perception to execution during response inhibition in humans. Nat Commun 15, 10380 (2024).DOI:10.1038/s41467-024-54564-9，IF=14.7，Q1
