科學(xué)通報 | 趙小虎/左西年團(tuán)隊聯(lián)合綜述：從“默認(rèn)”到“行動”，腦網(wǎng)絡(luò)研究的新篇章

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近日，復(fù)旦大學(xué)趙小虎教授團(tuán)隊與北京師范大學(xué)左西年教授團(tuán)隊聯(lián)合多家科研單位在《科學(xué)通報》發(fā)表了題為“大腦行動網(wǎng)絡(luò)”的綜述文章，將Dosenbach等人提出的“行動網(wǎng)絡(luò)(Action Mode Network)”進(jìn)行中文命名，系統(tǒng)闡述其解剖構(gòu)成與核心功能，創(chuàng)新性提出“皮層-基底節(jié)/丘腦-小腦”三維分層理解視角。從理論層面，文章深入探討了行動網(wǎng)絡(luò)與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的“陰陽”對立統(tǒng)一關(guān)系，并從“大腦復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)理論”、“一般集成論”進(jìn)行了理論拓展，期望為未來探索行動網(wǎng)絡(luò)的解剖功能規(guī)律、全生命周期發(fā)展演化機(jī)制指明方向，也為腦疾病早期診斷、干預(yù)及腦健康保護(hù)提供全新思路。

背景介紹

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大腦，這個僅占人體重量2%卻消耗全身20%能量的“大自然精密集成器官”，始終是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的核心探索對象。長期探索發(fā)現(xiàn)，大腦并非被動接收與處理信息的“機(jī)器”，而是持續(xù)產(chǎn)生有組織內(nèi)源性神經(jīng)活動的高度復(fù)雜系統(tǒng)。腦功能的實(shí)現(xiàn)也并非依賴孤立腦區(qū)單獨(dú)作業(yè)，而是由多個功能網(wǎng)絡(luò)協(xié)同運(yùn)作完成，它們通過結(jié)構(gòu)連接與功能集成，共同支撐大腦與內(nèi)在系統(tǒng)、外界環(huán)境的動態(tài)交互。

過去20余年，默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)現(xiàn)顛覆了人們對“靜息狀態(tài)大腦無活動”的認(rèn)知。但大腦功能并非只有“靜”的一面：當(dāng)人們執(zhí)行學(xué)習(xí)、運(yùn)動等目標(biāo)導(dǎo)向任務(wù)時，一組腦區(qū)會呈現(xiàn)“非任務(wù)依賴的正激活”，形成與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)功能相反的系統(tǒng)，國際上將其稱為“Action Mode Network”，并于2025年發(fā)表在知名期刊

Nature Reviews Neuroscience

內(nèi)容簡介

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行動網(wǎng)絡(luò)是國際腦科學(xué)領(lǐng)域的一個新概念，文章首先梳理了行動網(wǎng)絡(luò)理論的演進(jìn)脈絡(luò)，闡述了“行動網(wǎng)絡(luò)”與“行動模式網(wǎng)絡(luò)”兩者概念與內(nèi)涵的區(qū)別與聯(lián)系。并針對國際上關(guān)于行動模式網(wǎng)絡(luò)(Action Mode Network)和默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)(Default Mode Network)的生理含義進(jìn)行了探討。作者認(rèn)為，“Mode”一詞對大腦活動狀態(tài)描述存在一定的模糊性與爭議性。因此認(rèn)為：應(yīng)將這兩個網(wǎng)絡(luò)稱為“Action Network”和“Default Network”。作者們考慮到“action”在中文語境中的涵義包括電影開拍時的啟動信號，即行動，將Action Network命名為“行動網(wǎng)絡(luò)”，既貼合其功能本質(zhì)，也為國內(nèi)研究提供統(tǒng)一術(shù)語的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

作者還在文中系統(tǒng)闡述了行動網(wǎng)絡(luò)的解剖定位和功能(見圖1)。基于臨床實(shí)用性與系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)的視角，提出了行動網(wǎng)絡(luò)的“皮層-基底節(jié)/丘腦-小腦”三維分層觀點(diǎn)，突破了以往多聚焦于皮層的局限，為理解腦功能與疾病機(jī)制提供了更完整的解剖基礎(chǔ)。文章還從認(rèn)知控制和運(yùn)動控制兩個角度對行動網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行初步探討。在認(rèn)知控制層面，行動網(wǎng)絡(luò)通過與認(rèn)知、感覺、軀體運(yùn)動等多個腦網(wǎng)絡(luò)建立緊密功能連接，實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合信息處理，為目標(biāo)導(dǎo)向行為的認(rèn)知調(diào)控(如任務(wù)啟動、目標(biāo)維持)提供支撐；在運(yùn)動控制層面，行動網(wǎng)絡(luò)通過與“軀體認(rèn)知行動網(wǎng)絡(luò)(SCAN)”緊密連接，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動與認(rèn)知的深度集成，實(shí)現(xiàn)軀體行動規(guī)劃與生理調(diào)節(jié)。

圖1人腦行動網(wǎng)絡(luò)

最后，文章從理論層面深入剖析行動網(wǎng)絡(luò)與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)“對立統(tǒng)一”關(guān)系，二者共同維持大腦功能平衡。拮抗關(guān)系主要體現(xiàn)為，行動網(wǎng)絡(luò)主導(dǎo)“外向行動”，負(fù)責(zé)外部任務(wù)執(zhí)行、注意力調(diào)控與運(yùn)動控制，在任務(wù)狀態(tài)下呈“正激活”；默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)主導(dǎo)“內(nèi)向反思”，負(fù)責(zé)自我認(rèn)知與記憶整合，任務(wù)狀態(tài)下呈“負(fù)激活”，兩者神經(jīng)活動鏡像對稱。統(tǒng)一關(guān)系體現(xiàn)為，兩者通過腦內(nèi)低頻振蕩交替活躍——任務(wù)啟動時行動網(wǎng)絡(luò)激活、默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)抑制以聚焦外部，任務(wù)結(jié)束后反向切換，實(shí)現(xiàn)腦功能動態(tài)平衡與資源高效分配。從進(jìn)化角度看，行動網(wǎng)絡(luò)保障個體快速應(yīng)對環(huán)境(如避險、捕食)，默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)維持群體社會認(rèn)知，二者互補(bǔ)構(gòu)成生存“雙保險”。同時，文章也提出了大腦活動的其他理論觀點(diǎn)，如大腦的復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)理論及一般集成理論，旨在為后續(xù)的相關(guān)研究提供多元的理論視角，為深入探索行動網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜功能機(jī)制提供啟發(fā)。

盡管文章初步拓展了對大腦功能組織原則的認(rèn)識，未來仍面臨諸多挑戰(zhàn)。解析行動網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)機(jī)制，對理解大腦工作原理、代謝特征、行為認(rèn)知關(guān)聯(lián)及腦疾病機(jī)制均具重要意義：需補(bǔ)充更多微觀證據(jù)，如通過細(xì)胞膜電位、場電位等神經(jīng)電生理技術(shù)闡明其神經(jīng)生理基礎(chǔ)；也需加強(qiáng)行動網(wǎng)絡(luò)在腦疾病中的機(jī)制研究，探索其在局灶性病損(如中風(fēng)、腦腫瘤)與非局灶性疾病(如阿爾茨海默病、精神分裂癥、帕金森病)中的病理異常特征；關(guān)注行動網(wǎng)絡(luò)在健康與疾病狀態(tài)下的可塑性，探索經(jīng)顱磁刺激等非侵入性神經(jīng)調(diào)控技術(shù)對其功能的恢復(fù)作用。隨著技術(shù)和研究的深入，有望更全面地理解行動網(wǎng)絡(luò)在認(rèn)知控制和行為調(diào)節(jié)中的核心作用，既助力理解大腦系統(tǒng)的復(fù)雜性，也為腦疾病診療、類腦智能開發(fā)提供新策略，為人類腦健康保駕護(hù)航。

復(fù)旦大學(xué)附屬上海市第五人民醫(yī)院趙小虎教授為本文的第一作者和共同通訊作者。北京師范大學(xué)左西年教授為文章共同通訊作者。浙江大學(xué)陳飛燕教授、何宏建教授，香港浸會大學(xué)周昌松教授，華南師范大學(xué)翁旭初教授及杭州師范大學(xué)臧玉峰教授為本文做出了重要貢獻(xiàn)。該論文得到科學(xué)技術(shù)部“科技創(chuàng)新2030——腦科學(xué)與類腦研究”重大項目(2021ZD0200500)、上海市科學(xué)技術(shù)委員會“科技創(chuàng)新行動計劃”醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究專項(22Y11910800)，上海市科學(xué)技術(shù)委員會“科技創(chuàng)新行動計劃”創(chuàng)新藥械產(chǎn)品應(yīng)用示范項目(24SF1904204)，閔行區(qū)醫(yī)療系統(tǒng)大學(xué)科建設(shè)項目(2024MWDXK03)和國家基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)中心“活體人口影像交叉學(xué)科腦數(shù)據(jù)庫”(ID-BRAIN)支持 。

文章信息

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趙小虎, 陳飛燕, 何宏建, 周昌松, 翁旭初, 臧玉峰, 左西年. 大腦行動網(wǎng)絡(luò) . 科學(xué)通報, 2025.

https://doi.org/10.1360/CSB-2025-5227

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