Asymmetric development of dorsal and ventral attention networks in the human brain

Abstract

Two neural systems for goal-directed and stimulus-driven attention have been described in the adult human brain; the dorsal attention network (DAN) centered in the frontal eye fields (FEF) and intraparietal sulcus (IPS), and the ventral attention network (VAN) anchored in the temporoparietal junction (TPJ) and ventral frontal cortex (VFC). Little is known regarding the processes governing typical development of these attention networks in the brain. Here we use resting state functional MRI data collected from thirty 7–12 year-old children and thirty 18–31 year-old adults to examine two key regions of interest from the dorsal and ventral attention networks. We found that for the DAN nodes (IPS and FEF), children showed greater functional connectivity with regions within the network compared with adults, whereas adults showed greater functional connectivity between the FEF and extra-network regions including the posterior cingulate cortex. For the VAN nodes (TPJ and VFC), adults showed greater functional connectivity with regions within the network compared with children. Children showed greater functional connectivity between VFC and nodes of the salience network. This asymmetric pattern of development of attention networks may be a neural signature of the shift from over-representation of bottom-up attention mechanisms to greater top-down attentional capacities with development.

A Mini-Review: Toward a Comprehensive Theory of Dyslexia

“…All are highly bonded in a unified, feed-forward and feed-backward synchronous organization. A variety of related attentional models formulated on the centrality of dorsal and ventral networks have been published [49,50]. However, a common feature of each is the significant part played by areas of bilateral frontal and parietal cortex acting as the "command center" in exercising higher-order control over goal-directed behavior [51].…”

Estudo psicofísico da atenção visual e avaliação cognitiva em adolescentes com TDAH

“…O sistema atencional anterior desenvolvido pelo córtex frontal exerce atividade regulatória ao estabelecer conectividade global inibitória do CPF com outras regiões e participa conjuntamente do núcleo estriado do planejamento das respostas motoras (Bolfer et al, 2010;Farrant & Uddin, 2015). O CPF possibilita o planejamento, a verificação, a seleção e a concentração ao estabelecer o direcionamento da consciência, a seleção e o foco da atenção (Luria, 1981).…”

“…O CPF possibilita o planejamento, a verificação, a seleção e a concentração ao estabelecer o direcionamento da consciência, a seleção e o foco da atenção (Luria, 1981). Da infância até a idade adulta são observados aumentos de conectividade de regiões anteriores com outras redes neuronais mais especializadas e refinadas para o exercício do controle inibitório, ou seja, mecanismos atencionais top-down (Farrant & Uddin, 2015). Atualmente, estudos com pacientes com lesão cerebral apontam que os mecanismos atencionais top-down, também, relacionam-se com a ativação do circuito neuronal formado pelo córtex frontal, pelo cíngulo médio e pelo núcleo insular direito (Cieslik, Mueller, Eickhoff, Langner, & Eickhoff, 2015).…”

“…O sistema atencional posterior formado pelo córtex parietal, núcleos talâmicos e estruturas mesencefálicas associa-se com o controle do processamento perceptual automático e a atenção explícita ou voluntária, isto é, com mecanismos atencionais bottom-up (Bolfer et al, 2010;Farrant & Uddin, 2015). O tálamo interliga o mesencéfalo ao córtex, recebe e seleciona inputs sensoriais, direciona o processamento da atenção para áreas que devem detectar o alvo (córtex occipto-parietal) e gerar respostas (Portas et al, 1998).…”

“…Quanto à vigilância, a atenção pode ser vigil, quando ocorre a fixação da atenção sobre determinado estímulo, ou difusa, que corresponde à incapacidade da pessoa para se concentrar em uma determinada área e faz com que ocorra a focalização de estímulos que estão dispersos (Desimone & Duncan, 1995;Sternberg, 2000). Os mecanismos inibitórios da atenção relacionam-se às funções executivas e são feitos por regiões cerebrais frontais conectadas com outros circuitos neuronais especializados no controle inibitório (Barkley, 1997;Farrant & Uddin, 2015).…”