デフォルトモードネットワークコンポーネントの機能的接続：相関、反相関、および因果関係

腹内側前頭前野（VMPFC）および後部帯状皮質（PCC）に基づいたデフォルトモードネットワーク（DMN）は、外部指向の認知タスクの性能よりも安静時の代謝活性が高いことを示します。最近の研究では、DMNとタスクのパフォーマンスに関与するさまざまなタスク陽性ネットワークとの競合関係が、これらのネットワークの自発的変動間の強い負の相関（反相関）の形で脳内で本質的に表されることが示唆されています。ほとんどのニューロイメージング研究は、DMNを均質なネットワークとして特徴づけているため、DMNコンポーネントのこのような競争的関係への違いを検討した人はほとんどいません。ここでは、このネットワークと他のネットワークの間の競争的関係を理解することに重点を置いて、DMN内の機能的区分を調べました。安静時のデータに種子相関アプローチを使用して、これら2つの領域とその抗相関ネットワーク間の機能的接続性の違いを評価しました。VMPFCおよびPCCシードの正の相関ネットワークはほぼ重複していますが、それぞれの抗相関ネットワークは、顕著な違いを示しました。VMPFCの活動は、頭頂視覚空間的および時間的注意ネットワークの活性を負に予測しましたが、PCCの活動は前頭前野ベースの運動制御回路での活性を負に予測しました。Grangerの因果関係分析では、VMPFCとPCCが逆相関ネットワークに大きな影響を及ぼすことが示唆されており、これら2つのデフォルトモードノードがタスク陽性ネットワークのアクティビティを直接変調する可能性があることを示唆しています。したがって、DMNを含む2つの主要なノードは、それらが相互作用する特定の脳システムに関して区別され、このネットワーク内で一般的に評価されているよりも大きな不均一性を示唆しています。

The default mode network (DMN), based in ventromedial prefrontal cortex (vmPFC) and posterior cingulate cortex (PCC), exhibits higher metabolic activity at rest than during performance of externally oriented cognitive tasks. Recent studies have suggested that competitive relationships between the DMN and various task-positive networks involved in task performance are intrinsically represented in the brain in the form of strong negative correlations (anticorrelations) between spontaneous fluctuations in these networks. Most neuroimaging studies characterize the DMN as a homogenous network, thus few have examined the differential contributions of DMN components to such competitive relationships. Here, we examined functional differentiation within the DMN, with an emphasis on understanding competitive relationships between this and other networks. We used a seed correlation approach on resting-state data to assess differences in functional connectivity between these two regions and their anticorrelated networks. While the positively correlated networks for the vmPFC and PCC seeds largely overlapped, the anticorrelated networks for each showed striking differences. Activity in vmPFC negatively predicted activity in parietal visual spatial and temporal attention networks, whereas activity in PCC negatively predicted activity in prefrontal-based motor control circuits. Granger causality analyses suggest that vmPFC and PCC exert greater influence on their anticorrelated networks than the other way around, suggesting that these two default mode nodes may directly modulate activity in task-positive networks. Thus, the two major nodes comprising the DMN are differentiated with respect to the specific brain systems with which they interact, suggesting greater heterogeneity within this network than is commonly appreciated.