Activation of the Occipital Cortex and Deactivation of the Default Mode Network During Working Memory in the Early Blind

한글 요약

시각 정보 없이 생활하며 작업기억에 크게 의존하는 선천성 시각장애인의 뇌에서 작업기억 관련 피질 연결망이 기능적으로 재편되는지를 fMRI로 살핀 연구입니다. 선천성 시각장애인과 정상 시력 참가자가 단어(언어), 음높이(비언어), 소리 위치(공간)의 세 종류 자극으로 2-back 작업기억 과제와 0-back 대조 과제를 수행했습니다. 시각장애인은 모든 자극 유형에서 후두엽의 시각피질이 추가로 활성화되었고, 기본모드 연결망의 후대상피질은 더 강하게 비활성화되었습니다. 또한 작업기억 부하가 높을 때 기본모드 연결망에서 좌측 두정-전두 연결망으로, 후두피질에서 우측 두정-전두 연결망으로 향하는 실효연결망(effective connectivity)이 강화되었습니다. 이는 후두피질의 가소성뿐 아니라 작업기억의 집행 통제를 담당하는 피질 연결망 전체가 재조직됨을 시사합니다.

Although blind people heavily depend on working memory to manage daily life without visual information, it is not clear yet whether their working memory processing involves functional reorganization of the memory-related cortical network. To explore functional reorganization of the cortical network that supports various types of working memory processes in the early blind, we investigated activation differences between 2-back tasks and 0-back tasks using fMRI in 10 congenitally blind subjects and 10 sighted subjects. We used three types of stimulus sequences: words for a verbal task, pitches for a non-verbal task, and sound locations for a spatial task. When compared to the sighted, the blind showed additional activations in the occipital lobe for all types of stimulus sequences for working memory and more significant deactivation in the posterior cingulate cortex of the default mode network. The blind had increased effective connectivity from the default mode network to the left parieto-frontal network and from the occipital cortex to the right parieto-frontal network during the 2-back tasks than the 0-back tasks. These findings suggest not only cortical plasticity of the occipital cortex but also reorganization of the cortical network for the executive control of working memory.