DMN默认网络：从神经环路整合视角看脑疾病中的社交功能障碍

摘要：我们的大脑，这一精妙复杂的器官，与广泛的脑部疾病紧密相连，其中社会功能障碍作为一种跨越不同诊断范畴的普遍性神经精神表现尤为显著。深入洞悉社会功能障碍背后的神经回路机制，并探寻其恢复路径，有望成为应对这些疾病治疗挑战的一项革命性、跨诊断领域的解决策略。大脑中的默认模式网络（DMN），作为社会功能的关键调节者，已被广泛证明与多种神经精神疾病紧密相关。通过对当前DMN功能认知的细致梳理，我们提出，DMN是多种社会认知与情感过程高度集成的平台。而疾病状态下，大脑区域间及网络层面的通信障碍，会严重干扰这些社会功能的顺畅整合，进而打破自我参照与注意力调控之间的微妙平衡，削弱我们适应复杂社会环境及预测未来社交互动的能力。展望未来，我们将致力于采用一种综合性的神经回路视角，系统探索社会功能障碍的神经机制。这一跨学科的努力，旨在揭示社会功能受损的根本原因，并有望为开发针对大脑疾病的新型、高效治疗策略开辟道路，为众多患者带来希望的曙光。

1. 引言

我们所居住的世界，是一个错综复杂的社交网络，作为高度社会化的生物，我们极度依赖于对社交信息的精细处理以导航其中。历经漫长的进化历程，人脑已高度专业化于处理社会刺激，这一转变在神经递质调控与神经网络功能层面均有深刻体现，共同构建了所谓的“社交大脑”。社交互动的频次与质量，不仅深刻影响着我们的整体福祉与健康，其影响力还跨越物种界限。值得注意的是，社会孤立作为社交互动受限的直接后果，已成为加剧死亡风险及多种健康问题的关键因素，其严重性甚至超越了吸烟与过度饮酒等广为人知的风险因素。

近年来，随着对人类进化历程中复杂社会环境作用的认可度不断提升，与社会行为紧密相关的神经网络系统的发展也日益受到关注。特别是脑-体互动的重要性在最新研究中得到了强调，揭示了生理过程与神经机制如何协同作用，共同塑造社交大脑的发育与功能。这一发现为我们提供了更全面的视角，来理解社交大脑如何随进化而演变，并强调了在塑造社会认知与行为时，大脑与身体过程的综合作用。

然而，社交大脑的复杂性也使其成为神经精神疾病易感的脆弱环节。多种主要的神经精神疾病均表现出社交脑功能受损的特征。这些疾病具有普遍性、多因素性，伴随着神经功能的多样化改变。除了遗传与症状重叠外，这些疾病还共享以社交缺陷为核心的明显行为表型，提示在传统诊断框架之外，存在共通的神经生物学基础，负责社交功能障碍。认识到这一点，为推进治疗与研究方法提供了新契机，强调了患者分层与更全面的神经精神病学研究策略的重要性。

本文聚焦于构成社会行为多样性的大脑网络，特别是默认模式网络（DMN）—这一神经生物学系统，它在塑造我们复杂社会表型中扮演着关键角色。最新研究表明，DMN的改变与多种神经精神疾病相关联，提示DMN可能在这些疾病背景下的社交功能障碍中发挥核心作用，为当前治疗瓶颈提供了可能的突破点。

因此，我们将DMN视为社交行为及其异常形式背后神经回路的核心组成部分，深入探讨不同神经精神疾病中的社交功能障碍，并强调揭示其共享神经回路的重要性。此外，我们还深入剖析了脑部疾病背景下，社会功能与网络内部及网络间动态之间的紧密联系。通过提供一个综合的、前瞻性的神经回路视角，我们展示了DMN在重塑神经精神疾病患者社交功能障碍治疗方法方面的巨大潜力，并为优化脑部疾病诊断体系提供了宝贵的指导方向。

2. DMN锚定在社交大脑中

大约三十年前，科研人员初步界定了大脑中参与社交行为的核心区域，包括眶额叶皮层（OFC）、杏仁核及颞叶皮层。随后不久，内侧前额叶皮层（mPFC）、下丘脑、纹状体、海马体及前扣带回皮层（ACC）等区域也被纳入社交大脑的核心架构之中。理想状态下，这些关键区域间的精密互动赋予了我们高效探测并处理环境中社会刺激的能力。在感知过程中，归属与厌恶感知区域间维持着微妙的平衡，同时镜像神经元系统与心理理论网络协同作用，引导我们做出恰当的行为反应。

图片

图1 DMN 和社交脑的重叠区域在 SZ、AD 和 MDD 中受到影响

社会功能不仅是人类独有的基本属性，也是跨越不同生物分类群体的普遍现象，从简单的变形虫到复杂的果蝇、小鼠乃至灵长类动物，均展现出与社会行为紧密相关的大脑复杂系统。这些系统随着生物体社会复杂性的增加而愈发精细，与人类社会的相似性也愈发显著。这些网络在进化上的保守性凸显了对其研究的重要性，有助于我们更深刻地理解社会功能。

尤为值得注意的是，多个参与社交行为的大脑区域，包括ACC、楔前叶及mPFC，与默认模式网络（DMN）存在广泛的重叠（图1）。DMN作为人类大脑中少数几个大规模网络之一，其存在已在包括其他社会复杂性较高的哺乳动物物种中得到验证。该网络常被视为一种任务消极的内在系统，专注于内部过程，如未来规划、记忆回顾与白日梦。传统上，DMN的活动减少与外部高认知要求任务（如复杂数学练习）的增加相关，而内省活动（如自我反省）时则更为活跃。然而，DMN活动与任务绩效之间的反向关系并非绝对，某些节点在认知过程中持续活跃，表明其在认知功能中的角色更为复杂且动态。正如Yeshurun及其同事所述，DMN实为“个体特质自我与共享社交世界的交汇枢纽”。这一庞大的大脑网络广泛参与多种社会功能，从自我参照过程到共情能力，均有所涉及。鉴于DMN在社会大脑中的核心地位，其变化可能在神经精神症状的表现中扮演关键角色。

事实上，DMN功能的异常变化与多种脑部病变紧密相关。以精神分裂症（SZ）为例，这一严重的神经精神疾病显著特征为社会功能受损，伴随着DMN活动与连接模式的深刻改变。在SZ患者的社交大脑关键区域，特别是那些涉及社会认知的区域，结构和白质异常尤为显著（图1）。例如，前额叶皮层（PFC）对杏仁核的调控作用减弱，直接影响了情绪控制的能力。同时，右顶下小叶和颞后上回（pSTG）的调控功能降低，则导致了心理化及镜像系统受损，进而影响模仿、同理心及运动共鸣等能力。此外，SZ患者中腹内侧PFC（vmPFC）、OFC、mPFC及额下回等核心社交脑区的活动减少，与心理化网络紊乱高度一致，这些区域同样被视为社交大脑与DMN的关键构成部分。动物模型的研究也进一步证实了SZ背景下mPFC与杏仁核的改变。

DMN功能的变化及其伴随的社交缺陷同样在重度抑郁症（MDD）中有所体现。MDD患者的社交功能障碍作为公认的症状之一，往往先于其他症状出现，并在症状缓解后仍持续存在。MDD患者的杏仁核受损影响了他们对社交线索的反应，自然导致了社交行为的异常。杏仁核反应性的变化深刻影响着社交行为，如对社会排斥的反应变化与情绪困扰直接相关。此外，MDD患者常表现出情绪识别困难及对情绪刺激的负面偏见，这可能与背外侧PFC（dlPFC）在情绪处理自上而下调节中的功能受损有关。MDD中观察到的心理化能力中断和同理心降低与DMN内关键结构的异常紧密相关。更广泛的DMN内连接性减少则与快感缺失、抑郁及焦虑中的负面偏见严重程度相关联。

阿尔茨海默病（AD）是另一类重要的神经系统疾病，其中DMN与社会功能的作用尤为关键。AD患者常出现冷漠、情绪疏离及社会孤立等社交行为症状。随着病情发展，患者的高级心理调节能力首先受损，随后基本技能也逐渐衰退。精神残疾的程度与DMN区域的萎缩水平呈正相关。AD中的情感淡漠不仅涉及dlPFC、纹状体和ACC，还与白质损伤密切相关，特别是ACC、OFC、边缘区域及基底神经节之间连接的破坏。这些区域对于处理社会奖励及参与社交互动的动机至关重要，其受损直接导致了AD患者常见的社交能力下降。

自闭症谱系障碍（ASD）同样展现了社交功能与DMN之间的紧密联系。ASD具有高度异质性，但普遍以社交缺陷为特征，如语言交流障碍、缺乏社交互惠及对他人情绪缺乏兴趣。ASD患者的这些社交缺陷与其大脑处理自我与他人社会信息、情绪及意图的能力密切相关。ASD患者表现出DMN的一系列异常，如自我参照加工时PCC和mPFC激活减少及这两个核心DMN区域间连接性降低。此外，弥散张量成像研究显示ASD中存在白质异常，特别是扣带束的白质束各向异性分数降低，反映了纤维密度和髓鞘形成的异常。

除了上述主要疾病外，注意力缺陷多动障碍、双相情感障碍（BP）、帕金森病、情绪及焦虑障碍、癫痫等多种疾病均表现出社交及DMN功能的受损。尽管众多情况揭示了DMN活动中断与社会功能挑战之间的联系，但对此联系的全面综合解释仍需进一步探索。

3. DMN作为社会行为的神经生物学基础

早期对于DMN功能作用的探索往往局限于局部视角，缺乏一个全面的大规模网络概念框架。然而，这一局面在1997年迎来了重大转折，Shulman等人提出了一个新颖观点：在被动状态下，DMN单个节点的综合活动增强可能反映了一种正在进行的过程，如自由流动的思维或不受约束的思想。紧接着，Andreasen在1995年的另一项里程碑式研究中发现，DMN区域在自发思考时呈现活跃状态，这一发现进一步揭示了DMN参与情景记忆检索的潜在角色。随后的研究，如Huijbers等人和Murphy等人的工作，均证实了DMN与海马体之间连接的紧密性，并发现这种连接与情景记忆检索之间存在显著的正相关关系，从而有力支持了这一早期概念。这些开创性的研究不仅揭示了DMN在情景记忆形成、内心思想活动以及未来事件预期中的综合作用，而且为理解这一广泛网络的功能开辟了新途径。随着精神病学和神经系统疾病脑成像研究的深入，DMN功能与社会行为之间的联系逐渐浮出水面。本文旨在深入探讨DMN作为社会行为神经生物学基础的角色，从综合区域和网络层面的角度，全面剖析其在复杂社会互动中的关键作用。

3.1 激励驱动网络动力学背景下的 DMN 作用

近来的研究通过聚焦于DMN与任务导向的额顶叶网络（FPN）以及显著性网络（SN）之间错综复杂的相互作用，极大地拓宽了我们对于DMN在社会认知与行为处理中作用的理解。这一理论框架，被形象地称为“三重网络模型”，深入剖析了SN如何作为行为调控的核心，促进对外部刺激的高效处理。在此过程中，SN不仅激活FPN以应对任务需求，同时抑制DMN的活动，从而增强注意力集中并减少自我参照的思维过程。反之，当外部刺激减弱或缺失时，SN减少对DMN的抑制，为自我指向的思维过程（如反思、内省）腾出空间。这一动态的跨网络交互机制，使得SN成为根据环境需求灵活切换网络活动的“中央控制器”，对于个体在社会环境中的有效导航与适应至关重要（图2）。通过这些复杂的网络协同作用，我们能够更好地理解人类如何在多变的社交场景中灵活调整认知与行为策略。

图片

图2 描述默认模式网络 （DMN） 在社交行为中的作用的模型图示

从本质上而言，多种社交缺陷及其相关的精神障碍，其核心机制往往与任务导向网络与静息态网络之间转换功能的受损紧密相关。这种转换过程，特别是由显著性网络（SN）介导的，涉及前岛叶（AI）和背外侧前扣带回（dlACC）等关键区域，其异常与情感障碍、神经质特质显著相关。具体而言，AI的低参与度与创伤后应激障碍（PTSD）患者的人格解体和情感疏离症状紧密相关，而左右岛叶间连接不良则与情绪及焦虑障碍患者的负性情绪偏向、快感缺失及威胁感知失调等症状密切相关。值得注意的是，尽管这些情绪与焦虑障碍的临床表现显著，但其与额顶叶网络（FPN）内部回路或区域连接的变化却无直接关联。

进一步的研究还揭示了精神分裂症（SZ）患者及自闭症谱系障碍（ASD）患者在这一网络转换机制上的异常。SZ患者在特定情境下表现出AI与ACC活动的异常模式，而ASD患者在执行社交任务时则展现出AI与ACC活动的显著降低，且这种功能连接（FC）的变化与其社交症状的严重程度直接相关。此外，双相情感障碍（BP）及其他神经精神疾病患者中也观察到了类似的网络动态异常。这些发现深刻强调了，在探讨默认模式网络（DMN）在社会功能中的作用时，必须充分考虑并纳入网络间基于上下文的动态交互机制。这一视角不仅有助于我们更全面地理解社交缺陷及精神障碍的神经基础，也为开发更为精准有效的干预策略提供了重要的理论依据。

3.2 单个DMN节点有助于重叠的社会功能

随着研究的不断深入，DMN在社会和认知功能中的广泛参与已得到广泛认可，这不仅体现在其不同节点各具特色的功能上，还显著于这些节点间及其与其他大脑网络间错综复杂的相互作用中（图2）。因此，从节点特异性角度探讨DMN功能的基本维度显得尤为重要。例如，mPFC与PCC在自我-他人区分中扮演关键角色，而左角回（AG）则与基于语言的语义判断紧密相关，右AG则涉及社会评价功能（图2）。mPFC尤其擅长于独立于外部刺激的思想生成，而rostro-medial PFC（rmPFC）则主要支撑自我相关的社会认知与情感过程，同时参与构建未来社交场景及基于过往经验的情绪调节。这些发现凸显了DMN不同节点在社会认知过程中的多样化功能，支持了DMN作为支持一系列而非单一社会功能的网络系统的观点。

在神经精神疾病患者群体中，如精神分裂症（SZ）、双相情感障碍（BP）及重度抑郁障碍（MDD）等，DMN的多个区域表现出异常的连接模式或活性变化，尤以PCC和mPFC受损最为显著。例如，自闭症谱系障碍（ASD）患者在自我参照处理、自我与他人的区分及这些节点间连接强度上均表现出异常。此外，阿尔茨海默病（AD）患者的DMN内结构完整性与功能连接（FC）降低，这与AD相关的脑萎缩、代谢率下降及社交心理能力减退高度一致。尤为重要的是，Saris及其团队的研究揭示了DMN连接完整性与MDD患者社交功能障碍之间的跨诊断相关性，特别是在rmPFC区域。Goldstein-Piekarski团队则进一步指出，在抑郁和焦虑症状中，AG与前部mPFC之间连接性的降低与更严重的反刍症状相关联。这些研究共同强调了DMN核心区域间及其内部连接缺陷可能严重损害对社会行为至关重要的功能，从而成为社会功能综合系统受损的关键组成部分。

图片

图3 神经回路衰竭和社交功能障碍的简化框架

4. 会功能的综合系统

三个基本神经网络之间的动态转换机制是塑造健康社会行为的核心。在社交需求高的任务情境下，外界感觉刺激迅速激活额顶叶网络（FPN），并通过显著性网络（SN）的调控作用，有效抑制默认模式网络（DMN）的活动，从而确保对社交需求的精准且适应性反应。其中，前岛叶（AI）作为SN的关键组成部分，扮演着桥梁角色，促进外部社交信息的处理与内在心理过程的整合。因此，在神经精神疾病状态下，FPN、SN与DMN之间动态相互作用的失衡可能引发一系列严重后果。这不仅包括对社会环境产生异常反应，还可能导致刺激处理能力的下降以及未来社交体验中的功能障碍（图3）。这些发现强调了理解和调节这些网络间动态平衡对于维持健康社交功能的重要性。

单个DMN节点在自我参照判断、社会认知与记忆过程中发挥着不可或缺的作用，它们共同构成了社会行为的坚固基石。当这些节点间的连接或活动因疾病而发生异常时，会打破DMN内部原本和谐的相互作用，进而影响到一系列对适应性社会行为至关重要的功能整合。

具体而言，mPFC作为自我参照判断与情绪调节的核心区域，在神经精神疾病中的变化尤为关键，这些变化往往损害了个体对自身及他人的准确认知。这种节点特异性的功能缺陷，不仅揭示了疾病相关社会功能障碍的复杂性与微妙性，也强调了DMN在促进高效社会功能方面的多维度作用。

我们提出，DMN能够根据环境需求，灵活地整合各节点的功能，构建并不断更新关于社会体验的内部叙事。这一叙事体系融合了记忆、自我参照判断及背景信息，为理解和应对社会互动提供了坚实的基础。然而，当疾病影响节点功能或干扰注意力与自我参照过程之间的顺畅切换时，就如同拼图缺失了关键碎片，导致社会信息的整合出现障碍（图3）。这种内心叙述的连贯性缺失，使得个体难以对未来社会线索做出恰当反应，进而引发一系列适应不良的社会行为（图3）。这一综合系统的功能衰退，正是神经精神病学谱系中多种疾病共有的核心特征，强调了维护DMN完整性与功能协调对于促进社会健康的重要性。

5. 展望和挑战

社交功能障碍，尤其是社交退缩，作为神经精神病学谱系中的普遍行为特征，已被Porcelli等人详尽阐述。将这一现象视为跨诊断表型，而非局限于单一精神疾病的范畴，不仅能够加速治疗策略的创新，还能优化脑部疾病的分类与诊断体系。为此，明确社交功能障碍背后的可量化神经生物学机制，成为遵循RDoC框架的关键步骤。

鉴于DMN在多种社会功能及神经病理状态中的核心作用，深入理解其在社会行为中的精确贡献显得尤为重要。尽管临床观测已初步揭示了网络内与网间连接变化与社交功能障碍之间的潜在联系，但确立其因果关系仍面临重重挑战。不过，临床与临床前研究技术的飞速发展，正为揭示这些神经回路背后的秘密提供前所未有的机遇。

例如，Li等人通过形态计量学与细胞类型特异性分析，将MDD患者的基因表达变化与结构异常联系起来，为探索社交功能障碍的神经生物学基础开辟了新视角。结合结构与功能数据，以及分子层面的洞见，有望更全面地理解这一跨诊断表型的本质。此外，从细胞层面探究疾病对网络连接的影响，可为开发新疗法提供精准的靶标。

在脑科学研究领域，深部脑刺激（DBS）结合脑连接组学的应用，正逐步成为解析脑部疾病中失调回路的有力工具。Hollunder及其同事的研究即为此类努力的典范，他们通过DBS与连接组学的结合，绘制了四种不同脑部疾病中额叶回路的功能失调图谱，不仅揭示了回路功能与临床表现之间的紧密联系，还凸显了DBS在神经外科与神经调控治疗中的巨大潜力。

Goldstein-Piekarski团队的研究同样值得关注，他们聚焦于与跨诊断症状相关的神经回路，发现DMN与显著性网络内及网络间的连接性变化能够预测社会症状的严重程度，如愉悦感缺失与负面偏见。这一发现强调了评估回路生物型对于优化患者分类与发现新治疗靶点的重要性。

临床前研究的进步也为人类研究提供了宝贵的补充。利用无线脑电图等技术，研究人员能够在自由移动的小鼠和大鼠中实时监测其神经活动，从而建立与人类神经影像学研究的直接联系。这种跨物种的研究策略，不仅加深了我们对正常与异常社会行为神经基础的理解，还促进了针对疾病相关底物的神经操作技术的发展，为建立神经回路与社会功能之间因果关系的实验证据铺平了道路。

此外，探索社交能力下降或孤独感作为脑部疾病先兆的可能性，也为预防神经病理学提供了新的视角。通过临床前研究操纵社交行为，观察其对网络动力学的影响，有望进一步揭示神经回路变化与社交缺陷之间的方向性关系，并探讨健康社交生活方式在预防神经疾病中的潜在作用。

6. 结束语

我们的观点揭示了在诊断性疾病相关的社会功能障碍背景下失调的网络切换和区域缺陷。将社会和神经回路缺陷作为脑部疾病的早期指标，是突破当前新疗法发展停滞的初步步骤。临床研究的前景发展为解决现有的挑战提供了机会，促进了对社会功能障碍和神经精神障碍之间复杂而关键的关系的更深刻的理解。

参考文献：Default mode network dynamics: An integrated neurocircuitry perspective on social dysfunction in human brain disorders.