研究人员发现,大脑中的布洛卡区(Broca's area)——最广为人知的语言生成区域——是大脑中一个重要的“执行”中心,负责组织行为的层次结构。这种规划能力,从烹饪一顿饭到组织太空任务,被认为是人类智能的标志之一。
研究人员发现,当人们被要求组织行动计划时,位于大脑左侧颞叶区域的布洛卡区及其右侧对应区域会被激活。他们表示,布洛卡区的这一通用执行功能可以解释其在语言生成中的关键作用。
重要的是,研究人员发现,这些皮层区域的执行功能与动作的时间序列组织是不同的。
研究人员,来自皮埃尔和玛丽居里大学(Universite Pierre et Marie Curie)和巴黎高等师范学校(Ecole Normale Superieure)的埃蒂安·科克林(Etienne Koechlin)和托马斯·朱博(Thomas Jubault)在2006年6月15日的《神经元》(Neuron)杂志上描述了他们的实验。
在实验中,研究人员要求志愿者在看到彩色方块或字母出现在屏幕上时执行一系列按钮按下操作。科克林和朱博设计了他们的实验,以便精确区分任务的层次规划和任务的时间组织。受试者被要求执行简单的按钮按下序列,以响应刺激,即“简单动作块”,以及“高级动作块”。简单动作块是需要连续动作的单个运动行为。高级动作块包括“一系列分类任务,如先按颜色排序一副扑克牌,然后按花色,最后按等级排序。”
在执行任务时,受试者接受了功能性磁共振成像扫描。这种扫描技术涉及使用无害的磁场和无线电波来测量大脑区域的血流,反映了大脑活动。
科克林和朱博发现,布洛卡区及其右脑对应区域明显负责层次处理。
“我们的结果提供了证据,表明布洛卡区及其右同源区域实施了一个专门的执行系统,控制着构成行为计划层次结构的动作段的选择和嵌套,而不论其时间结构,”研究人员写道。“这一发现表明,在前额叶执行系统中,涉及目标导向行为的层次和时间组织之间存在基本分离,突出了布洛卡区及其右同源区域对执行控制的具体贡献。”
“有趣的是,布洛卡区主要被认为在人类语言中起关键作用,特别是在处理人类语言的层次结构和组织构成语言的语言片段方面,”他们写道。他们得出结论,“我们的结果支持这样的观点,即布洛卡区实施了一个专门用于处理多个人类认知领域中的层次结构的执行功能。我们推测,我们描述的层次控制的模块化执行系统可能捕捉到了可能解释布洛卡区对人类语言的关键贡献的关键功能组件。”
研究人员包括来自巴黎法国国家健康与医学研究院(INSERM)在皮埃尔和玛丽居里大学和巴黎高等师范学校工作的埃蒂安·科克林和托马斯·朱博。
这项工作得到了法国研究部(ACI no. 22-2002-350)和欧洲青年研究者奖(European Young Investigator Award)对E.K.的支持。
Koechlin等人:“布洛卡区与人类行为的层次组织。”发表于Neuron 50, 963-974, 2006年6月15日 DOI 10.1016/j.neuron.2006.05.017 http://www.neuron.org/