Architecture of cognitive flexibility revealed by lesion mapping

Neuroimage 2014

本文采用了149名局部脑损伤的越战士兵(美国，男性）的认知测试与CT脑扫描的数据，来定位cognitive flexibility的解剖位置。

方法

• 对cognitive flexibility的检测方法
  1. category switching (the adapatability and flexibility of thought)¹
  2. the fluent generation of ideas (letter fluency and catefory fluency)
• 其他检测
  • 智力（WAIS-III）
  • 情商（the Mayer, Salovey, Caruso Emotional Intelligence Test)
  • 个性气质（the Nuroticism-Extraversion-Openness Personality Inventory)

结果

1. Cognitive flexibility相关脑区（下图中间部分）
   1. 语言处理区域（Broca's area和left superior temporal gyrus）
   2. 空间处理（left inferior & superior parietal cortex)
   3. 运动处理（left somatosensory & primary motor cortex）
   4. 工作记忆（left dorsolateral PFC, left inferior & superior parietal cortex, leftsuperior temporal gyrus）
   5. 前、背上纵束（anterior & dorsal bundle of the superior longitudinal/arcuate fasciculus connecting temporal, parietal, and inferior frontal regions）
   6. 上额-枕叶束（superior fronto-occipital fasciculus connecting the dorsolateral PFC and the forntal pole with the superior parietal lobule）
   7. 钩束（the uncinate fasciculus, conncecting the anterior temporal cortex and amygdala with orbitofrontal and frontopolar regions）
2. 回归分析（相关因素）
   1. 与工作记忆的adjusted $R^2$=0.70
   2. 工作记忆+processing speed，adjusted $R^2$=0.82
   3. 工作记忆+processing speed+流体智力，adjusted $R^2$=0.89
   4. 工作记忆+processing speed+流体智力+词汇理解，adjusted $R^2$=0.94
3. 与词汇理解的脑区关联
   • 下图蓝色为cognitive flexibility，红色为词汇理解，粉红色为cognitive flexibility与词汇理解重叠的部位
4. 与工作记忆的脑区关联
   • 下图蓝色为cognitive flexibility，黄色为工作记忆，绿色为cognitive flexibility与工作记忆重叠的部位
5. 残余分析（与其他功能无关，仅与cognitive flexibility有关的脑区）
   • 下图显示的黄色部分，右侧前颞上回（right anterior superior temporal gyrus）。
   • 这部分区域与远（或新）语义联系的形成有关

讨论

• 此文认为Cognitive Flexibility是一个综合的能力，涉及广泛的脑区，尤其是白质。与智力和工作记忆等有密切的联系（但与情商等无明显关系）。
• 此文发现cognitive flexibility主要涉及左半球，且与词汇理解等关系密切——这可能与它的实验设置有关。因CF的测试2：想出某字母开头的词或者某分类中的物体，本身是一种词汇相关的能力。
• CF的测试1，需要大量地依赖于工作记忆来完成。
• 作者称CF的判断是根据测试1和测试2，但具体如何叠加评分，并未明示
• 综上，作者宣称的CF相关脑区，可能与他们的实验设置密切相关。作者也在前言中提到，前人综述发现各个实验设置所得出的CF相关脑区各不相同。设计仅涉及CF，而较少涉及其他能力（或可排除影响）的测试是否有可能呢？
• 作者提出的右侧前颞上回，似乎其他文中很少提及。

附

¹Reasoning, Learning, and Creativity: Frontal Lobe Function and Human Decision-Making. Plos Biology. 2012

CF测试1大概说明：实验A的stimulus是单个出现的数字（1/3/5）。每个数字对应一个按键位置，一共有四个按键。在屏幕出现数字后，被试按下按键，得到正反馈（上升乐音，同时数字出现在相应的按键位置中）或负反馈（下降乐音）。数字与按键位置的相关准确性在90%（即10次同样的反应中，9次给正反馈，1次会给出负反馈）重复大概50次左右，规则重设。一共25轮。实验B的设置与A相似，区别在于相关准确性为100%，且有颜色提示相关位置。