↑↑↑關(guān)注柳葉刀學(xué)術(shù)↑↑↑
已知人類(lèi)高階丘腦核活動(dòng)與意識(shí)狀態(tài)密切相關(guān)。然而，尚不清楚這些丘腦核和丘腦皮層相互作用如何直接促進(jìn)人類(lèi)意識(shí)感知的瞬態(tài)過(guò)程。
2025年4月4日，北京師范大學(xué)張鳴沙、李小俚、中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院趙虎林共同通訊在Science在線發(fā)表題為“Human high-order thalamic nuclei gate conscious perception through the thalamofrontal loop”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)人類(lèi)高階丘腦核通過(guò)丘腦前額葉環(huán)控制意識(shí)知覺(jué)。
該研究同時(shí)記錄了丘腦核和前額葉皮層(PFC)的立體腦電圖數(shù)據(jù)，同時(shí)植入電極的患者執(zhí)行視覺(jué)意識(shí)任務(wù)。與腹側(cè)核和PFC相比，板內(nèi)核和內(nèi)側(cè)核出現(xiàn)意識(shí)相關(guān)活動(dòng)更早、更強(qiáng)。在有意識(shí)的感知過(guò)程中，短暫的丘腦前額葉神經(jīng)同步和交叉頻率耦合都是由板內(nèi)和內(nèi)側(cè)核的θ相驅(qū)動(dòng)的。因此，在有意識(shí)知覺(jué)出現(xiàn)期間，板內(nèi)和內(nèi)側(cè)丘腦核在驅(qū)動(dòng)PFC的活動(dòng)中起著“門(mén)”的作用?？傊?，該研究揭示人類(lèi)丘腦高階核團(tuán)通過(guò)丘腦-前額葉環(huán)路調(diào)控意識(shí)感知的重要機(jī)制，極大挑戰(zhàn)了當(dāng)前意識(shí)研究領(lǐng)域以大腦皮層中心的主流觀點(diǎn)，為解決當(dāng)前意識(shí)理論間的爭(zhēng)議提供了重要證據(jù)。
探索人類(lèi)意識(shí)背后的神經(jīng)基礎(chǔ)是現(xiàn)代科學(xué)中最令人興奮和最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。至少有兩種不同的意識(shí)模式:意識(shí)狀態(tài)(醒著、睡著和昏迷等)和意識(shí)內(nèi)容(具體的意識(shí)經(jīng)驗(yàn))。已知人類(lèi)高階丘腦核活動(dòng)與意識(shí)狀態(tài)密切相關(guān)。然而，尚不清楚這些丘腦核和丘腦皮層相互作用如何直接促進(jìn)人類(lèi)意識(shí)感知的瞬態(tài)過(guò)程(以毫秒為單位發(fā)生)。雖然大多數(shù)研究都集中在大腦皮層上尋找意識(shí)知覺(jué)的神經(jīng)相關(guān)性，但相對(duì)較少的研究探索了皮層下結(jié)構(gòu)的功能作用，包括高階丘腦核。最近假設(shè)高階丘腦核在有意識(shí)感知期間充當(dāng)調(diào)節(jié)皮質(zhì)活動(dòng)的門(mén)；然而，缺乏來(lái)自人體研究的直接經(jīng)驗(yàn)證據(jù)來(lái)支持這一論點(diǎn)。
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，丘腦的功能在于傳遞感覺(jué)信息至皮層，因而是意識(shí)感知的前提條件，而非直接參與意識(shí)感知。然而，這一假設(shè)受到了新的理論假說(shuō)和實(shí)證證據(jù)的挑戰(zhàn)。來(lái)自解剖學(xué)和神經(jīng)影像學(xué)研究證據(jù)表明，人類(lèi)丘腦直接參與了多種認(rèn)知功能。雖然一些意識(shí)理論提出丘腦-皮層環(huán)路在人類(lèi)意識(shí)感知中可能發(fā)揮關(guān)鍵作用，但意識(shí)相關(guān)信息在這些環(huán)路中如何處理和傳遞基本是未知的。此外，由于丘腦核團(tuán)在功能上存在很大差異，因此有必要明確不同丘腦核團(tuán)在意識(shí)感知中的各自作用。然而，由于技術(shù)限制，要在人類(lèi)丘腦核團(tuán)和丘腦-皮層環(huán)路中精確捕捉（高空間和時(shí)間分辨率）神經(jīng)活動(dòng)非常困難。
機(jī)理模式圖（圖源自
Science
該研究在人腦中提供了直接的視覺(jué)證據(jù)，支持了板內(nèi)和內(nèi)側(cè)核在快速意識(shí)感知過(guò)程中的閘門(mén)作用。更具體地說(shuō)，在有意識(shí)知覺(jué)的產(chǎn)生過(guò)程中，板內(nèi)和內(nèi)側(cè)核比腹側(cè)核起著更重要的作用。LPFC與板內(nèi)核和內(nèi)側(cè)核的相互作用起源于板內(nèi)核和內(nèi)側(cè)核，可能在有意識(shí)知覺(jué)過(guò)程中起重要作用。此外，丘腦前額葉環(huán)的刺激誘發(fā)活動(dòng)主要編碼意識(shí)相關(guān)的信息，而不是其他任務(wù)相關(guān)的事件。這些結(jié)果支持了在有意識(shí)知覺(jué)出現(xiàn)過(guò)程中，丘腦板內(nèi)核和內(nèi)側(cè)核在調(diào)節(jié)PFC活動(dòng)中起著閘門(mén)作用的論點(diǎn)，極大挑戰(zhàn)了當(dāng)前意識(shí)研究領(lǐng)域以大腦皮層中心的主流觀點(diǎn)，為解決當(dāng)前意識(shí)理論間的爭(zhēng)議提供了重要證據(jù)。
張鳴沙課題組博士生房澤鵬為論文第一作者，中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院主治醫(yī)師黨圓圓、李小俚課題組博士生平安安為論文共同第一作者；北京師范大學(xué)教授張鳴沙（Lead Contact）、李小俚，中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院主任醫(yī)師趙虎林為共同通訊作者；張鳴沙課題組碩士生王晨雨、清華大學(xué)教授趙千川對(duì)本研究作出重要貢獻(xiàn)。該研究得到了中國(guó)科技創(chuàng)新2030-腦科學(xué)與類(lèi)腦研究重大項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金等資助。
參考信息：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt0548
來(lái)源于【iNature】
熱門(mén)跟貼