Human Neuroimaging Reveals Differences in Activation and Connectivity between Real and Pantomimed Tool Use
Notice bibliographique
Résumé
Because the sophistication of tool use is vastly enhanced in humans compared with other species, a rich understanding of its neural substrates requires neuroscientific experiments in humans. Although functional magnetic resonance imaging (fMRI) has enabled many studies of tool-related neural processing, surprisingly few studies have examined real tool use. Rather, because of the many constraints of fMRI, past research has typically used proxies such as pantomiming despite neuropsychological dissociations between pantomimed and real tool use. We compared univariate activation levels, multivariate activation patterns, and functional connectivity when participants used real tools (a plastic knife or fork) to act on a target object (scoring or poking a piece of putty) or pantomimed the same actions with similar movements and timing. During the Execute phase, we found higher activation for real versus pantomimed tool use in sensorimotor regions and the anterior supramarginal gyrus, and higher activation for pantomimed than real tool use in classic tool-selective areas. Although no regions showed significant differences in activation magnitude during the Plan phase, activation patterns differed between real versus pantomimed tool use and motor cortex showed differential functional connectivity. These results reflect important differences between real tool use, a closed-loop process constrained by real consequences, and pantomimed tool use, a symbolic gesture that requires conceptual knowledge of tools but with limited consequences. These results highlight the feasibility and added value of employing natural tool use tasks in functional imaging, inform neuropsychological dissociations, and advance our theoretical understanding of the neural substrates of natural tool use. SIGNIFICANCE STATEMENT The study of tool use offers unique insights into how the human brain synthesizes perceptual, cognitive, and sensorimotor functions to accomplish a goal. We suggest that the reliance on proxies, such as pantomiming, for real tool use has (1) overestimated the contribution of cognitive networks, because of the indirect, symbolic nature of pantomiming; and (2) underestimated the contribution of sensorimotor networks necessary for predicting and monitoring the consequences of real interactions between hand, tool, and the target object. These results enhance our theoretical understanding of the full range of human tool functions and inform our understanding of neuropsychological dissociations between real and pantomimed tool use.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».