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人脑展现出显著的灵活性以及领域一般性认知控制能力，使我们能够执行多样且复杂的任务。这种能力的核心是多重需求（multiple-demand，MD）网络，这一领域一般性系统在功能磁共振成像（fMRI）研究中会在高要求任务期间被稳定激活。然而，支撑这些领域一般性反应的电生理特征仍然尚未明确。尽管近期研究表明非周期性神经活动是一个很有前景的候选机制，但由于无创电生理技术的空间分辨率有限，非周期性信号如何与MD网络内与任务要求相关的活动相联系，以及这种关系是否反映了跨整个皮层的更广泛组织原则，仍未得到解决。为回答这些问题，我们采用多模态融合框架，整合了参与者在执行一组多样化认知控制任务时采集的fMRI和脑磁图（MEG）数据。我们发现，在认知控制任务期间，原始MEG-fMRI对应关系在单模态感觉运动皮层中最强，并沿着向跨模态联合皮层的方向逐渐减弱，这揭示了这些技术所测得的电磁信号与血流动力学信号之间对应关系的层级性下降。然而，这一方差中可归因于认知需求且由非周期性信号承载的部分却呈现相反的梯度，沿着感觉运动—联合轴系统性增加。尤其是在MD网络中，非周期性宽频功率表现出最强的、需求特异性的跨模态共同性，其表现优于经典振荡成分。这些发现揭示了两个相反的层级梯度：跨所有电生理信号的总体MEG-fMRI对应关系朝向联合皮层时降低，而可归因于与认知需求相关的非周期性信号的比例则增加。我们的结果表明，非周期性神经活动是认知控制的关键电生理基础，并且是在整个皮层层级中连接电磁表征与血流动力学表征的桥梁。
人脑展现出显著的灵活性以及领域通用的认知控制能力，使我们能够执行多样且复杂的任务。这种能力的核心是多重需求（multiple-demand, MD）网络，这是一个领域通用系统，在功能磁共振成像（fMRI）研究中会在高要求任务期间被稳定激活。然而，支撑这些领域通用反应的电生理学特征仍未明晰。尽管近期研究已指出非周期性神经活动是一个很有前景的候选机制，但由于非侵入性电生理方法的空间分辨率有限，非周期性信号如何与MD网络内与任务要求相关的活动相联系，以及这种关系是否反映了跨皮层的更广泛组织原则，仍未得到解决。为回答这些问题，我们采用多模态融合框架，整合了参与者在执行一组多样化认知控制任务时采集的fMRI和脑磁图（MEG）数据。我们发现，在认知控制任务期间，原始MEG-fMRI对应关系在单模态感觉运动皮层中最强，并沿着向跨模态联合皮层的方向逐渐减弱，揭示了这两种技术所测量的电磁信号与血流动力学信号之间对应关系的一种层级性下降。然而，这一方差中可归因于认知需求并由非周期性信号承载的比例则呈现相反的梯度，沿感觉运动—联合轴系统性增加。特别是在MD网络中，非周期性宽带功率表现出最强的、任务需求特异性的跨模态共同性，其表现优于经典振荡成分。这些发现揭示了两种相反的层级梯度：跨所有电生理信号的整体MEG-fMRI对应关系朝向联合皮层递减，而可归因于与认知需求相关的非周期性信号的比例则递增。我们的结果确定了非周期性神经活动是认知控制的关键电生理基础，也是连接整个皮层层级中电磁表征与血流动力学表征的桥梁。
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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.03.742517v1?rss=1
🏷️ 认知控制 多重需求网络 非周期性神经活动 MEG-fMRI融合 皮层层级