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已知人類高階丘腦核活動與意識狀態密切相關。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人類意識感知的瞬態過程。

2025年4月4日，北京師范大學張鳴沙、李小俚、中國人民解放軍總醫院趙虎林共同通訊在Science在線發表題為“Human high-order thalamic nuclei gate conscious perception through the thalamofrontal loop”的研究論文，該研究發現人類高階丘腦核通過丘腦前額葉環控制意識知覺。

該研究同時記錄了丘腦核和前額葉皮層(PFC)的立體腦電圖數據，同時植入電極的患者執行視覺意識任務。與腹側核和PFC相比，板內核和內側核出現意識相關活動更早、更強。在有意識的感知過程中，短暫的丘腦前額葉神經同步和交叉頻率耦合都是由板內和內側核的θ相驅動的。因此，在有意識知覺出現期間，板內和內側丘腦核在驅動PFC的活動中起著“門”的作用。總之，該研究揭示人類丘腦高階核團通過丘腦-前額葉環路調控意識感知的重要機制，極大挑戰了當前意識研究領域以大腦皮層中心的主流觀點，為解決當前意識理論間的爭議提供了重要證據。

探索人類意識背后的神經基礎是現代科學中最令人興奮和最具挑戰性的任務之一。至少有兩種不同的意識模式:意識狀態(醒著、睡著和昏迷等)和意識內容(具體的意識經驗)。已知人類高階丘腦核活動與意識狀態密切相關。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人類意識感知的瞬態過程(以毫秒為單位發生)。雖然大多數研究都集中在大腦皮層上尋找意識知覺的神經相關性，但相對較少的研究探索了皮層下結構的功能作用，包括高階丘腦核。最近假設高階丘腦核在有意識感知期間充當調節皮質活動的門；然而，缺乏來自人體研究的直接經驗證據來支持這一論點。

傳統觀點認為，丘腦的功能在于傳遞感覺信息至皮層，因而是意識感知的前提條件，而非直接參與意識感知。然而，這一假設受到了新的理論假說和實證證據的挑戰。來自解剖學和神經影像學研究證據表明，人類丘腦直接參與了多種認知功能。雖然一些意識理論提出丘腦-皮層環路在人類意識感知中可能發揮關鍵作用，但意識相關信息在這些環路中如何處理和傳遞基本是未知的。此外，由于丘腦核團在功能上存在很大差異，因此有必要明確不同丘腦核團在意識感知中的各自作用。然而，由于技術限制，要在人類丘腦核團和丘腦-皮層環路中精確捕捉（高空間和時間分辨率）神經活動非常困難。

機理模式圖（圖源自

Science

該研究在人腦中提供了直接的視覺證據，支持了板內和內側核在快速意識感知過程中的閘門作用。更具體地說，在有意識知覺的產生過程中，板內和內側核比腹側核起著更重要的作用。LPFC與板內核和內側核的相互作用起源于板內核和內側核，可能在有意識知覺過程中起重要作用。此外，丘腦前額葉環的刺激誘發活動主要編碼意識相關的信息，而不是其他任務相關的事件。這些結果支持了在有意識知覺出現過程中，丘腦板內核和內側核在調節PFC活動中起著閘門作用的論點，極大挑戰了當前意識研究領域以大腦皮層中心的主流觀點，為解決當前意識理論間的爭議提供了重要證據。

張鳴沙課題組博士生房澤鵬為論文第一作者，中國人民解放軍總醫院主治醫師黨圓圓、李小俚課題組博士生平安安為論文共同第一作者；北京師范大學教授張鳴沙（Lead Contact）、李小俚，中國人民解放軍總醫院主任醫師趙虎林為共同通訊作者；張鳴沙課題組碩士生王晨雨、清華大學教授趙千川對本研究作出重要貢獻。該研究得到了中國科技創新2030-腦科學與類腦研究重大項目、國家自然科學基金等資助。

參考信息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt0548

來源于【iNature】