文献阅读：额下回在失匹配负波生成中构建预测模型的关键作用——基于经颅磁刺激-脑电图

The critical role of the inferior frontal cortex in establishing a prediction model for generating subsequent mismatch negativity (MMN)：A TMS-EEG study

（王帅 西南大学心理学部 时空认知实验室）

人类大脑能够自动监测环境中的意外变化，这一过程称为前注意变化检测。当出现与预期不符的刺激时，会诱发事件相关电位成分——失匹配负波（the Mismatch Negativity, MMN）。“预测违反”理论认为，个体会从标准刺激中共同存在的规则或规律中提取信息，以建立预测未来事件的模型；而偏差刺激的出现会违反原有的预测模型，进而引发MMN，MMN作为错误信号可以更新预测模型并触发补救行动。

颞上回（STC）和额下回（IFC）通常被认定为 MMN 发生器，相关研究采用了皮层脑电图、脑电图源分析、功能磁共振成像（fMRI）以及光学脑成像等多种方式共同发现了这两者的作用。其中，额下回（IFC）被推测在预测违背理论下参与偏差检测的预测模型建立、维持和更新；颞上回（STC）普遍被认为在检测过程中充当预测与传入事件的比较器。然而，现有研究只发现了额下回在MMN的生成中起作用，并不了解额下回在这一过程中起作用的机制。

基于此，本研究旨在探究额下回在处理标准刺激时的关键作用。如果如预测违反理论所述，额下回参与了预测模型的建立，那么额下回还应在标准刺激的处理中发挥关键作用，而不限于对异常刺激的检测。

本研究采用经颅磁刺激（TMS）与脑电图（EEG）相结合的方法，探讨IFC在标准刺激处理中的作用。16名健康被试在观看无声电影的同时被动聆听声音序列。实验包括四种block类型：额下回TMS Block 将TMS施加于右侧额下回，作为实验组；顶点TMS Control Block 将TMS施加于顶点，作为对照组以确认TMS对额下回的作用具有空间特异性；听觉控制Block 空放TMS，不对大脑产生作用，作为对照组以保证TMS脉冲产生的声音对实验无干扰。这三种block均遵循oddball实验范式。而在等概率控制Block中，除了包含oddball blocks中的标准刺激和偏差刺激外，还以等概率呈现了5种虚拟刺激，用来防止因感觉适应引起的潜在混淆。

在每一个遵循oddball实验范式的block中有四种不同的标准序列（如图1）：(1) 3个标准的序列，前2个标准有TMS，最后1个无TMS（记为2W1O）；(2) 6个标准的序列，前5个标准有TMS，最后1个无TMS（记为5W1O）；(3) 6个标准的序列，前2个标准有TMS，最后4个无TMS（记为2W4O）；(4) 9个标准的序列，前5个标准有TMS，最后4个无TMS（记为5W4O）。标准序列以伪随机方式排列，约束条件为相同类型的标准序列不连续出现。

图1：oddball范式中的四种不同标准序列

每种block类型重复4次。相同类型的block连续呈现，以减少重新定位线圈的时间。4种模块类型的呈现顺序在被试间进行了平衡。oddball blocks中共呈现了576个偏差刺激（14.29%）和3456个标准刺激（85.71%）。

结果显示，仅在2W1O条件下（即3个标准音中前2个施加IFC TMS），后续偏差音诱发的MMN显著减弱甚至消失。而在同样条件下施加顶点TMS或仅播放TMS声音时，MMN仍存在。在其他序列条件（如5W1O、2W4O、5W4O）中，无论施加何种TMS条件，MMN均未受显著影响。这表明IFC的干扰效应具有部位特异性，且其功能关键期限于短序列的早期标准音处理阶段。

本研究表明，IFC在短标准序列的初始刺激处理中扮演关键角色，这对于后续建立预测模型并成功检测偏差、产生MMN是必需的。这一结果支持“预测违反”理论，即IFC参与预测模型的早期建立或初始化。当序列较长时，后续未经TMS干扰的标准音可能提供了足够信息以补偿早期IFC功能受损，从而仍能建立有效预测。研究结果难以用其他假说（如偏差预期假说或对比增强假说）完全解释。综上，本研究通过TMS-EEG技术揭示了IFC在前注意变化检测中处理标准刺激、构建预测模型的关键时空动态作用。

参考文献：

Lui, T. K.-Y., Shum, Y.-H., Xiao, X.-Z., Wang, Y., Cheung, A. T.-C., Chan, S. S.-M., Neggers, S. F. W., & Tse, C.-Y. (2021). The critical role of the inferior frontal cortex in establishing a prediction model for generating subsequent mismatch negativity (MMN): A TMS-EEG study. Brain Stimulation, 14(1), 161–169. https://doi.org/10.1016/j.brs.2020.12.005