Article

Large-scale brain networks in cognition: emerging methods and principles.

Center for Complex Systems and Brain Sciences, Department of Psychology, Florida Atlantic University, Boca Raton, FL, USA.
Trends in Cognitive Sciences (Impact Factor: 21.15). 06/2010; 14(6):277-90. DOI: 10.1016/j.tics.2010.04.004
Source: PubMed

ABSTRACT An understanding of how the human brain produces cognition ultimately depends on knowledge of large-scale brain organization. Although it has long been assumed that cognitive functions are attributable to the isolated operations of single brain areas, we demonstrate that the weight of evidence has now shifted in support of the view that cognition results from the dynamic interactions of distributed brain areas operating in large-scale networks. We review current research on structural and functional brain organization, and argue that the emerging science of large-scale brain networks provides a coherent framework for understanding of cognition. Critically, this framework allows a principled exploration of how cognitive functions emerge from, and are constrained by, core structural and functional networks of the brain.

0 Followers
 · 
215 Views
  • Source
    [Show abstract] [Hide abstract]
    ABSTRACT: Autism spectrum disorder (ASD) is characterized by reduced attention to social stimuli including the human face. This hypo-responsiveness to stimuli that are engaging to typically developing individuals may result from dysfunctioning motivation, reward, and attention systems in the brain. Here we review an emerging neuroimaging literature that emphasizes a shift from focusing on hypo-activation of isolated brain regions such as the fusiform gyrus, amygdala, and superior temporal sulcus in ASD to a more holistic approach to understanding face perception as a process supported by distributed cortical and subcortical brain networks. We summarize evidence for atypical activation patterns within brain networks that may contribute to social deficits characteristic of the disorder. We conclude by pointing to gaps in the literature and future directions that will continue to shed light on aspects of face processing in autism that are still under-examined. In particular, we highlight the need for more developmental studies and studies examining ecologically valid and naturalistic social stimuli. Copyright © 2015. Published by Elsevier Ltd.
    Neuropsychologia 03/2015; DOI:10.1016/j.neuropsychologia.2015.03.029 · 3.45 Impact Factor
  • Source
    Edited by Gernot Müller-Putz, Günther Bauernfeind, Clemens Brunner, David Steyrl, Selina Wriessnegger, Reinhold Scherer, 09/2014; Verlag der Technischen Universität Graz., ISBN: 978-3-85125-378-8
  • Source
    [Show abstract] [Hide abstract]
    ABSTRACT: Analiza funkcji poznawczo-afektywnych przy uży-ciu metod neuroobrazowania coraz częściej przepro-wadzana jest z perspektywy systemowej. W ramach tego paradygmatu wyróżniono dotąd trzy uniwersalne sieci funkcjonalne, których interakcje pośredniczą we wszystkich procesach mózgowych. Należą do nich: sieć spoczynkowa (default mode network – DMN), centralna sieć wykonawcza (central executive network – CEN) oraz sieć istotności (salience network – SN). Aktywność sieci spoczynkowej obserwowana jest głównie podczas po-znawczego relaksu – kiedy nie jest wykonywane żad-ne konkretne zadanie, a także podczas introspekcji. Centralna sieć wykonawcza uruchamiana jest podczas ukierunkowanego działania i wysiłku poznawczego. Rolą sieci istotności jest wybiórcze wzmacnianie waż-nych dla jednostki bodźców zewnętrznych i uaktyw-nianie CEN w celu ich dalszej obróbki. Główne struk-tury wchodzące w skład SN to przednia część wyspy oraz przednia część kory obręczy. Prawidłowe funk-cjonowanie SN jest kluczowe dla wielu funkcji po-znawczych i afektywnych, a dysfunkcje w jej obrębie charakteryzują szeroką gamę zaburzeń, do których na-leżą: depresja, bezsenność, narcyzm, chroniczne bóle, lękliwość oraz wysoki neurotyzm (w przypadku nad-miernej aktywności sieci), jak również schizofrenia, epilepsja, autyzm oraz choroby neurodegeneracyjne (w przypadku zbyt niskiej aktywności). W pierwszej części opracowania autorzy omawiają podstawowe założenia paradygmatu funkcjonalnych sieci neuro-nalnych, porównując go z bardziej tradycyjnym po-dejściem modułowym. Następnie opisują model głów-nych sieci funkcjonalnych oraz przedstawiają zbadane dysfunkcje w ramach SN towarzyszące zaburzeniom poznawczym i afektywnym. Słowa kluczowe: sieć istotności, dysfunkcje poznaw-cze, dysfunkcje emocjonalne. A b s t r a c t Network perspective is becoming increasingly popular in the analysis and interpretation of cognitive and affective dysfunctions. To date, neuroimaging studies have identified three core large-scale brain networks, mediating all cognitive functions. These are the default mode network (DMN), the central executive network (CEN), and the salience network (SN). The DMN activity mostly dominates during cognitive leisure and self-monitoring functions. CEN activity is strongest during task engagement and cognitive effort. The sali-ence network plays a crucial role as a dynamic 'switch' between the DMN and CEN in accordance with sa-lience and cognitive demand. The salience network relates to activity in the anterior insula and anterior cingulate cortex (ACC). Dysfunctions involving SN activity are associated with a wide range of impairments and non adaptive behavior patterns, both in the cog-nitive and affective domain. These include depression, insomnia, narcissism (in the case of SN hyperactivity), chronic pain and anxiety, high levels of neuroticism, as well as schizophrenia, epilepsy, autism and neuro-degenerative diseases (in the case of SN hypoactivi-ty). In the first part of the paper we present the main principles of the brain network paradigm and contrast it with the more traditional modular approach. After-wards, we describe the interaction model of the core functional brain networks and present current research linking SN-related dysfunctions with cognitive and af-fective impairments.
    Neuropsychiatria i Neuropsychologia 09/2014; 9(3-4, 2014):112-119.

Full-text (2 Sources)

Download
1,031 Downloads
Available from
Jun 4, 2014