前脑岛

前脑岛
Anterior Insula (AI)

概述（Overview）
前脑岛是脑岛皮层的前部区域，位于大脑外侧裂深部，被额叶、颞叶和顶叶的岛盖所覆盖。作为大脑多模态整合和高级认知的关键枢纽，前脑岛被认为在内感受觉知、情绪加工、认知控制、凸显网络调控以及自我意识等多个复杂功能中扮演核心角色。其广泛的全脑连接和独特的细胞构筑使其成为连接感觉、情感与认知的桥梁。

解剖定位与分区（Anatomical Localization and Cytoarchitectonics）

1. 位置： 位于脑岛前部，通常以中央沟（脑岛表面的主要沟回）为界与后脑岛分开。

2. 分区：

   • 腹侧前脑岛： 更原始、颗粒型皮层，与嗅觉、味觉、内脏感觉及边缘系统（杏仁核、前扣带回）联系密切，处理基础情感和身体状态。

   • 背侧前脑岛： 更为演化的、无颗粒/变异性皮层，与前额叶皮层、前扣带回等高级认知区连接，参与认知评估、注意控制和决策。

3. 细胞构筑： 包含独特的纺锤形神经元，这种神经元主要存在于人类和大型类人猿中，被认为与快速整合远距离信息和高级社会认知功能有关。

连接组学（Connectomics）
前脑岛是全脑连接的核心枢纽，具有极强的全局连接度：

1. 感觉与内感受输入：

   • 接收来自丘脑（传递内脏、痛觉、温度等信息）、孤束核（味觉、内脏状态）的直接输入。

2. 边缘系统与情绪环路：

   • 与杏仁核、前扣带回、腹侧纹状体紧密互连，构成情绪加工和动机评估的核心环路。

3. 认知控制与执行网络：

   • 与背外侧前额叶皮层、前扣带回共同构成凸显网络的关键节点，并参与中央执行网络的调控。

4. 跨模态整合：

   • 整合来自身体内部（内感受）和外部环境（视觉、听觉、嗅觉）的信息。

核心功能（Core Functions）

1. 内感受与身体觉知：

   • 内感受： 感知和整合来自身体内部器官的信号（如心跳、胃部紧张、呼吸），形成对生理状态的意识。

   • 身体觉知： 参与构建“身体感觉”，即身体在当下状态的主观感受，被认为是情绪体验的躯体基础。

2. 情感与情绪加工：

   • 将内感受信号与情境信息结合，产生主观情绪体验，如厌恶、同情、共情、信任等。

   • 在共情中，前脑岛活动与感知他人痛苦或情感的能力高度相关。

3. 凸显检测与网络切换：

   • 作为凸显网络的核心，检测内外环境中行为相关的显著事件。

   • 在检测到显著刺激后，协调默认模式网络与中央执行网络之间的动态切换，引导注意力从内部思维转向外部任务。

4. 认知控制与决策：

   • 参与不确定性下的决策、风险预测和结果评估。

   • 在冲动控制和延迟满足中起作用，其活动与选择长期奖励而非即时快感相关。

5. 时间知觉与意识：

   • 参与对时间流逝的主观估计。

   • 有理论认为前脑岛通过整合内感受信号和外部事件的节奏，为意识的时间流提供基础。

6. 自我意识与主体感：

   • 通过持续整合内感受信号，前脑岛被认为是维持“自我感” 和“当下感” 的关键神经基质。

在疾病与障碍中的作用（Role in Disorders and Dysfunctions）

1. 焦虑症与惊恐障碍：

   • 前脑岛过度活跃： 可能对内感受信号（如心跳加速）过度敏感和错误解读，将其视为威胁，导致灾难化思维和惊恐发作。

2. 抑郁症：

   • 常表现为前脑岛与默认网络连接增强，与反刍思维和消极自我关注相关；同时与认知控制网络连接减弱。

3. 成瘾：

   • 对药物相关线索的异常凸显性处理，以及戒断时对生理不适信号（由前脑岛处理）的敏感化，驱动强迫性觅药行为。

4. 自闭症谱系障碍：

   • 可能涉及前脑岛功能连接异常，导致社会情感信息（如面部表情、语气）的整合困难以及共情缺陷。

5. 精神分裂症：

   • 自我-他人区分障碍可能与内感受整合失调有关。幻听可能源于未能正确识别内部产生的言语（内感受预测）与外部声音的差异。

6. 躯体形式障碍与转化障碍：

   • 对正常身体信号（由前脑岛处理）的异常关注和错误解释，导致无器质性基础的躯体症状。

7. 额颞叶痴呆：

   • 前脑岛是行为变异型额颞叶痴呆的早期病理靶点，其损伤可解释早期出现的共情丧失、社会行为失当和饮食习惯改变。

8. 帕金森病：

   • 可能影响前脑岛参与的非运动症状，如淡漠、快感缺乏和决策困难。

研究方法（Research Methods）

1. 功能磁共振成像：

   • 任务态： 在情绪、共情、决策、内感受关注任务中观察其激活。

   • 静息态： 分析其作为凸显网络核心的功能连接。

2. 结构成像： 测量其皮层厚度、灰质体积及折叠模式。

3. 脑电图与颅内脑电图： 研究其在快速情绪反应或认知控制中的时间动力学。

4. 神经调控：

   • 经颅磁刺激： 应用于额叶岛盖间接影响前脑岛，探索其功能。

   • 深部脑刺激： 在治疗难治性强迫症或抑郁症时，可能靶向与前脑岛连接的环路。

5. 心理生理学： 关联前脑岛活动与心率变异性、皮肤电反应等生理指标。

理论模型（Theoretical Models）

1. 意识的内感受理论： 认为前脑岛通过整合内感受信号，产生对自我身体的“感受”，这是意识体验的核心。

2. 凸显-切换理论： 前脑岛作为凸显网络的枢纽，在意识层面控制认知资源的动态分配。

3. 预测性编码框架： 前脑岛可能计算内感受预测误差，即实际身体状态与预期状态之间的差异，并据此更新内部模型和驱动行为。

跨物种比较（Cross-Species Comparison）

• 非人灵长类（尤其是类人猿）的前脑岛也具有处理内感受和社会情感信息的能力，但人类的纺锤形神经元密度更高，连接更复杂，可能支持更精细的自我意识、共情和社会认知。

参考文献（References）

1. Craig, A. D. (2009). How do you feel — now? The anterior insula and human awareness. Nature Reviews Neuroscience, 10(1), 59-70.（经典综述，论述前脑岛与内感受、意识的关系）

2. Menon, V., & Uddin, L. Q. (2010). Saliency, switching, attention and control: a network model of insula function. Brain Structure and Function, 214(5-6), 655-667.（凸显网络模型）

3. Singer, T., Critchley, H. D., & Preuschoff, K. (2009). A common role of insula in feelings, empathy and uncertainty. Trends in Cognitive Sciences, 13(8), 334-340.（前脑岛在情感、共情、不确定性中作用的综述）

4. Uddin, L. Q., Nomi, J. S., Hébert-Seropian, B., Ghaziri, J., & Boucher, O. (2017). Structure and function of the human insula. Journal of Clinical Neurophysiology, 34(4), 300-306.

5. Allman, J. M., et al. (2010). The von Economo neurons in frontoinsular and anterior cingulate cortex in great apes and humans. Brain Structure and Function, 214(5-6), 495-517.（关于纺锤形神经元的比较研究）

总结
前脑岛是一个功能上极为多面且核心的脑区。它坐落于感觉、情绪与认知的交汇点，通过整合来自身体的“内部故事”与世界的“外部叙事”，为我们构建了连贯的自我感、生动的情绪体验和灵活的行为指南。从最基础的生理需求到最高级的社会互动，前脑岛都扮演着“翻译官”和“协调员”的角色。其功能异常广泛地涉及焦虑、抑郁、成瘾、自闭症等多种重大精神疾病，使其成为理解人类心智与精神病理的关键窗口和潜在治疗靶点。对前脑岛的深入研究，正不断深化我们对“身心合一”这一古老命题的现代神经科学理解。