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这篇发表在人类脑图谱学（Human Brain Mapping）期刊上的研究，为理解人类大脑功能偏侧化这一经典问题提供了系统而创新的视角。研究者利用HCP（Human Connectome Project）数据库中833名右利手参与者的高分辨率功能磁共振成像（fMRI）数据，结合HCP-MMP（Multimodal Parcellation）精细脑图谱，系统分析了在观看面孔、空间场景、身体部位和工具这四类视觉刺激时，大脑皮层激活（activation）与功能连接（functional connectivity, FC）的半球间差异。研究发现，不同类别的视觉刺激会特异性地、动态地募集大脑左、右半球的不同皮层模块网络。例如，场景知觉主要激活以右侧为主导的腹内侧视觉通路（从早期视觉皮层经由VMV1-3和PHA1-3至海马），而面孔、工具和身体部位则倾向于激活左侧的颞叶腹外侧（ventrolateral）及颞上沟（superior temporal sulcus, STS）区域。此外，功能连接的偏侧化模式与激活结果高度一致，并进一步揭示了作为“计算单元”协同工作的皮层区域群组。这项基于大样本的系统性研究，不仅深化了我们对大脑功能偏侧化动态本质的认识，也为探索皮层信息处理的计算模块组织原则提供了关键证据。
大脑功能的偏侧化是人类神经科学中的一个基本问题，传统观点认为语言功能偏左，而部分空间功能偏右。然而，这种偏侧化是静态固定的，还是动态取决于当前执行的任务和处理的刺激类型？为探究这一根本问题，本研究基于人类连接组计划（Human Connectome Project, HCP）释放的公开数据，对833名右利手参与者在执行工作记忆任务（0-back条件）时观看面孔、空间场景、身体部位和工具四类视觉刺激的脑活动进行了大规模分析。研究采用HCP多模态分区图谱（HCP Multimodal Parcellation, HCP-MMP），该图谱依据皮层髓鞘、厚度、功能连接和任务态fMRI等多模态信息，将大脑皮层划分为360个区域（每半球180个），为精细定位功能差异提供了理想的参考框架。
研究方法
数据来源于HCP工作记忆任务的fMRI扫描。在0-back任务中，参与者需对不同类别的视觉刺激块做出反应，每个任务块持续27.5秒，包括10个试次。本研究主要分析刺激呈现期间（任务块的后20个时间点）的大脑血氧水平依赖（Blood Oxygen Level Dependent, BOLD）信号。通过计算每个HCP-MMP脑区在刺激期的平均BOLD信号与基线期信号的差值，得到该脑区对特定刺激的激活强度。同时，计算了55个视觉皮层区域与所有180个皮层区域之间的功能连接（Functional Connectivity, FC），即它们时间序列的皮尔逊相关系数。统计分析采用配对t检验比较左右半球对应脑区的激活与功能连接差异，并经过Bonferroni（激活）或错误发现率（False Discovery Rate, FDR，功能连接）校正。所有分析仅包含右利手参与者，并回归了性别、年龄等协变量。
视觉场景刺激的右侧化优势
当观看空间场景时，大脑活动表现出强烈的右侧半球优势。这种优势尤其体现在腹内侧视觉皮层通路上。该通路从早期视觉皮层（V1-V4）经由腹内侧视觉区（Ventromedial Visual areas, VMV1-3）和内侧旁海马区（Parahippocampal areas, PHA1-3），最终投射到海马。研究发现，VMV1-3和PHA1-3等关键区域的激活在右侧半球显著更强，效应量（Cohen's d）最高可达2.3，属于大效应量。同时，这些区域之间的功能连接在右侧半球也更为紧密，例如VMV3与PHA2之间的连接。这为场景处理的右侧化“where”通路提供了有力证据。
此外，右侧半球的下顶叶视觉皮层区域，如下顶叶角回（PGi, PGs）和缘上回（PFm），仅在观看场景时表现出更强的激活，而在处理其他三类刺激时则无此现象或表现为左侧优势。这些区域与右侧的顶内沟（如AIP, LIPd, LIPv）等区域有更强的功能连接。后扣带回皮层（Posterior Cingulate Cortex）的多个区域，如POS1, POS2, 31pv等，在场景刺激下也表现出右侧激活优势。有趣的是，尽管场景处理整体右偏，但与语言及语义相关的前颞叶和STS区域（如TE1a, TE2a, TGd等）的激活仍倾向于左侧，说明语义系统与空间场景处理系统在偏侧化上有所分离。
面孔、工具与身体部位的偏侧化模式
与场景不同，面孔知觉在某些高级视觉皮层区域表现出左侧化趋势。颞叶腹外侧通路中与面孔识别相关的区域，如腹侧视觉复合体（Ventral Visual Complex, VVC），以及颞上沟内与面孔表情和运动处理相关的STSvp和STSva区域，在左侧半球的激活显著更高。梭状回面孔区（Fusiform Face Complex, FFC）与左侧的语言区（如44, 45区）及前颞叶语义区（如TE1m, TE2a）的功能连接也更强。然而，早期视觉皮层（V2-V4）在处理面孔时仍为右侧激活优势，表明面孔处理系统的不同阶段具有不同的偏侧化特性。
对于工具刺激，尽管早期视觉皮层激活右偏，但高级腹外侧视觉区域（如FFC, TE2p, PIT）以及通常与运动感知相关的MT+复合体区域（如MST, FST, LO2）的激活则明显左偏。这可能是由于工具通常与使用动作相关联，触发了相关的语义和运动模拟网络。
身体部位刺激引发的激活模式则更为复杂。一些腹外侧视觉区域（如FFC, VVC, TE2p）表现出右侧激活优势，而与身体动作语义相关的MT+区域（MST, FST, LO1-3）同样在右侧激活更强。此外，处理身体部位时，右侧的体感皮层区域（如1, 2区）也被特异性激活，这可能是对视觉刺激的跨模态语义联想反应。
超越刺激类型的稳定偏侧化
研究也发现了一些独立于刺激类型的稳定偏侧化模式。例如，早期视觉皮层V2-V4以及POS1区域，无论呈现何种刺激，其在右侧半球的激活始终更高。相反，与语言功能密切相关的布罗卡区（44, 45, 47l区）以及前颞叶STS语义区域的功能连接，在左侧半球持续表现出更高的水平。这印证了在右利手人群中，左半球在语言处理中的核心地位。
功能连接的协同偏侧化
功能连接的分析结果在很大程度上与激活模式相互印证，并且提供了额外的信息。研究发现，在执行特定任务时，一整组皮层区域的功能连接会协同偏向某一半球。例如，在处理场景时，腹内侧视觉通路上的VMV和PHA区域不仅自身激活右偏，它们彼此之间以及与早期视觉皮层的功能连接也整体在右侧更强。同样，下顶叶的PGi, PGs, PFm区域在场景处理时，其功能连接也作为一组在右侧半球协同增强。这强烈提示，这些在功能和连接上同步侧化的区域群，可能构成了大脑执行特定计算（如场景分析、面孔识别）时动态招募的“皮层计算模块”。
静息态与任务态的差异
研究还对比了任务态与静息态下大脑活动的半球差异。在静息态，许多与语言、思维和短时记忆相关的左侧前额叶和语言区表现出更高的BOLD信号，这可能反映了在无外部任务时内省性的语言思维活动。而在执行视觉任务时，半球的激活模式则高度依赖于具体的刺激类别，这进一步说明了功能偏侧化的动态性和任务依赖性。
讨论与意义
本研究利用HCP大样本数据和HCP-MMP精细图谱，系统描绘了不同视觉刺激下大脑激活与功能连接的偏侧化图谱。核心发现是，大脑功能的偏侧化并非全局性、固定不变的，而是表现为不同刺激类型特异性地、动态地募集左、右半球中不同的皮层模块网络。场景处理强烈依赖于右侧的腹内侧视觉-旁海马通路、下顶叶及后扣带回网络；而面孔、工具等物体的加工则更多调用左侧的腹外侧颞叶和STS通路。这些模块化的偏侧化组织，可能通过将参与特定计算的神经元集群安排在半球同侧，以最小化连接距离，从而提高信息处理效率。
这项研究革新了对传统视觉“what”（腹侧通路）和“where”（背侧通路）双流模型的理解，明确了腹内侧视觉通路在构建场景空间表征（“where”）中的核心作用，并强调了STS通路在社会性视觉信息处理中的独立性。研究结果对于理解脑损伤（如面容失认症、空间忽视症）的临床表现、探索大脑高级功能的组织原理，以及发展更精准的脑功能模型都具有重要意义。
