ヒト副頭頂溝は、タスク誘発機能の接続性を調節します

過去の研究では、脳領域間の柔軟な相互作用が幅広い目標指向行動をサポートすることが実証されています。ただし、脳領域間の適応コミュニケーションの根底にある神経メカニズムはよく理解されていません。この研究では、タスク誘発機能のつながりに影響を与えるトップダウンバイアスシグナルの原因を調査するために、シータバースト経頭蓋磁気刺激（TMS）と機能的磁気共鳴画像法を組み合わせました。被験者は、顔と建物の画像のシーケンスを表示し、参加した刺激カテゴリ（顔または建物）の繰り返し（2バックと1バック）を検出する必要がありました。腹側側頭皮質と一次視覚皮質（VC）の間の機能的接続性は、特により高いメモリ負荷中に、タスク関連刺激の処理中に増加することがわかりました。さらに、機能的な接続性の強度は、正しい試験でより大きくなりました。タスク誘発機能の接続強度の増加は、複数の前頭、頭頂、および皮質下（尾状および視床）領域の活動の増加と相関していた。最後に、頭蓋内溝（IPS）へのTMSは、一次体性感覚皮質ではなく、一次VCとParahippocampal Place領域の間の接続パターンにおけるタスク固有の変調を減少させることがわかりました。これらの発見は、ヒトIPがタスクに関連する皮質領域間のタスク誘発機能接続性を調節するトップダウンバイアス信号のソースであることを示しています。

Past studies have demonstrated that flexible interactions between brain regions support a wide range of goal-directed behaviors. However, the neural mechanisms that underlie adaptive communication between brain regions are not well understood. In this study, we combined theta-burst transcranial magnetic stimulation (TMS) and functional magnetic resonance imaging to investigate the sources of top-down biasing signals that influence task-evoked functional connectivity. Subjects viewed sequences of images of faces and buildings and were required to detect repetitions (2-back vs. 1-back) of the attended stimuli category (faces or buildings). We found that functional connectivity between ventral temporal cortex and the primary visual cortex (VC) increased during processing of task-relevant stimuli, especially during higher memory loads. Furthermore, the strength of functional connectivity was greater for correct trials. Increases in task-evoked functional connectivity strength were correlated with increases in activity in multiple frontal, parietal, and subcortical (caudate and thalamus) regions. Finally, we found that TMS to superior intraparietal sulcus (IPS), but not to primary somatosensory cortex, decreased task-specific modulation in connectivity patterns between the primary VC and the parahippocampal place area. These findings demonstrate that the human IPS is a source of top-down biasing signals that modulate task-evoked functional connectivity among task-relevant cortical regions.