2009年6月2日,星期二

fMRI适应可以证明(或反驳)镜像神经元的存在吗?

A 最近的fMRI研究 Caramazza及其同事在PNAS中发表的论文采用了适应范式,但没有发现人类存在镜像神经元的证据。基本上,在被认为是镜像神经元的大脑区域中,连续执行两次相同的动作会导致功能磁共振成像反应减弱(所谓的适应效应),而执行然后观察到相同的动作并不会导致适应。后者的发现表明这些区域中的细胞没有为动作执行和动作观察编码,因为应该发现是否存在镜像神经元。

Marco Iacoboni通过争论适应性研究中潜在信号的来源来质疑这种逻辑:

适应范式...改变突触效力,这总是与动作电位和局部场电位之间的解耦相关。当动作电位和局部电场电位不相关时,fMRI信号与局部电场电位相关,而不与动作电位相关。这意味着Caramazza不在想象动作电位。你猜怎么着?镜像神经元由动作电位活动的模式定义。 (请参阅完整评论 这里)


Iacoboni引用了Bartels,Logothetis和Moutoussis(2008)的论文来支持他的主张。我不会与Iacoboni的一般论点相抵触,因为fMRI可能无法测量尖峰活动,因此我们无法从PNAS研究中得出结论,镜像神经元不存在(该句子中的否定词过多,但您可以理解)。但是,我会以他对fMRI适应信号的确切来源充满信心。

什么巴特尔斯等。有说服力的论点是,大胆的反应是复杂的,是由尖峰活动和树突状体活动的某种组合驱动的,后来被认为反映在局部田间潜力中。这两种类型的活动可以分离,并且在某些情况下(可能甚至)许多BOLD信号主要反映了非加标活动。在特定的情况下,可以获得详细的单细胞神经生理学,即MT区域的运动特异性方向,Bartels等人。认为在MT中发现的针对方向选择性的适应效应并不反映MT中突跳活动的适应,而是下游发生的这种适应的反射,这种适应发生在其他地方。他们提出的更普遍的观点是:

因此,使用fMRI测量的区域中是否存在适应,因此无法得出结论,即所讨论的神经特性是否存在


因此,根据Caramazza研究,我们无法得出结论,即投资回报率中的细胞是否表现出适应性,因为观察到的适应性(例如,执行两次动作,EE条件)可能仅仅是下游反射(输入)来自实际改编的网站。

让我们尝试这种可能性。假设在假定的人类“镜像系统”之外的某些上游区域实际上是在发生E-E适应效应的地方(请注意,已经使用fMRI及其不确定的信号源识别了人类镜像系统)。在这个对动作执行敏感的未知领域,我们可能期望不仅找到对E-E事件的适应,而且,如果存在镜像神经元,还可以找到对E-O(执行观察)事件的适应。然而,没有发现这样的适应。

换句话说,Bartels等。这些论点适用于推断通过fMRI识别的适应区内的细胞特性,而不适用于推断细胞群体的存在 某处 表明适应。

因此,我认为将Caramazza和同事的研究视为致命缺陷并完全忽视它是一个严重的错误。它未能识别出人类“镜子系统”中动作感知与动作执行之间神经适应的任何证据。假设适应效应为“下游”论点,这可能意味着人类“镜像系统”将动作观察和动作执行视为不同类型的事件,或者是因为该系统中没有任何单元对两者做出响应,或者是因为输入这些地区的人认为这些事件是不同的。

同时,我认为将这项研究作为人类不存在镜像神经元的确凿证据将是一个严重的错误。实际上,鉴于我们对功能磁共振成像信号源的了解有限,我很难将任何一项功能磁共振成像研究作为任何证据的确凿证据。一个人需要多种方法的收敛结果才能得出任何强有力的结论。

参考文献

BARTELS,A.,LOGOTHETIS,N。和MOUTOUSSIS,K。(2008年)。 fMRI及其解释:V5 / MT区域中方向选择性的图示 神经科学趋势,31 (9),444-453 DOI: 10.1016 / j.tins.2008.06.004

3条评论:

汤姆 said...

的paper is out now in the 'early access'PNAS网站部分。一世'读了它,即使我们暂时接受了反映神经元的前提 显示通过fMRI测量的适应效果,I'怕说我不'根本找不到说服力。立即杀死我的是,在观察观察状态(即重复观察动作)中,它们仅发现对 p<.05 in ROI-枕骨外侧外侧- 在同位右枕皮质无明显适应 (参见图2的面板A)。在可行的情况下,您如何能从缺乏对执行观察条件的适应性中得出任何结论?'不能找到视觉皮层中预期的适应效果以重复呈现相同的视觉刺激?不幸的是,这项研究的动力不足。

的Vlad说过...

的'mirror-neuron theory', and it'伴随的到模糊的功能磁共振成像和生理数据的链接,让我想起了(可能是伪经的)保利语录"It's not even wrong."

格里格·德·祖比卡雷说过...

我已经阅读了此博客和其他博客的几条评论,以了解Caramazza'S的样本量为N = 12的研究缺乏检测效果的能力。值得注意的是,Chong等人的复制实验2。 “当前生物学”杂志中的样本数量为9,使用实验1(N = 17)得出的簇ROI来证明适应性。 Dinstein等。 (2007; J Neurophysiology)使用的N = 13。

就给定的fMRI研究而言,场强/ SNR考虑因素也应在任何批评中发挥作用'检测效果的能力。卡拉马扎'这项研究是在Chong等人的实验1于4T进行的。实验2是在1.5T下进行,而实验2是在3T下进行。 Dinstein等。在3T进行了实验。

至于镜像神经元是否在猴子中表现出适应性/适应性,值得注意的是,这些研究通常通过长达2个月的训练使猴子习惯于观察和执行实验动作(例如,Ferrari等,2005; J Cognitive Neurosci,17,212-226)。您是否可以在这段时间内训练一名本科生还有待证明!!!