Science+1！琶洲实验室李小俚教授与合作团队发表论文揭示意识感知新机制

这是

“里程碑式的”

“非常有趣、原创和有影响力”

“令人激动的发现”

4月4日

Science发表题为

“Human high-order thalamic nuclei gate conscious perception through the thalamofrontal loop”

的研究论文

赢得了国际同行审稿人的盛赞

这项研究由北京师范大学张鸣沙教授团队

中国人民解放军总医院赵虎林教授团队

琶洲实验室李小俚教授团队

共同完成

该研究成果不仅帮助人们

更好地理解人类意识的神经基础

还为临床上意识障碍患者（如植物人）

的诊断和治疗提供新的思路

意识体验如何产生？

作为人类思维活动的基础与核心

意识体验是如何产生的？

它的本质和物质基础是什么？

这些问题的探究对理解人类心智、

治疗临床意识障碍患者及

指导人工智能系统进一步发展等

均具有重要作用

因此，探究人类意识的生物学基础成为了

现代科学中最前沿和最重要的问题之一

当前关于意识的生物学基础（即神经机制）研究主要分为两种，分别关注意识的两个最重要的方面：全局意识状态和特定意识内容。虽然很多研究报道了全局意识状态（如清醒、睡眠、麻醉、昏迷等）转换背后的神经基础，但这类研究难以回答日常生活中如何产生特定的意识体验。

因此，另一部分研究者通过结合心理学、行为学与脑成像的方法来探索特定意识体验的神经基础。视觉意识则是此类研究最广泛使用的方法。

基于数十年的实验和理论研究，研究者发现了诸多意识相关的脑活动，并据此提出了不同的意识理论（如全局神经元工作空间理论、整合信息理论等），来理解和预测人类意识的本质与原理。然而，基于来自解剖学与神经影像研究的证据，近期有新的学说对上述主流理论提出了挑战，提出丘脑的高阶核团可能通过丘脑-皮层环路直接贡献于特定意识体验。

但是，由于无创脑成像技术的时间和空间分辨率限制，这种理论难以在人脑中进行直接验证。

突破传统观点偏差与研究技术限制

为解决这一难题，研究团队

除了为患者设计了一项巧妙的视觉任务

更重要的是采用了立体定向脑电图技术

和脑节律分析技术

记录和分析他们大脑中

多个丘脑核团和前额叶皮层的数据

发现了有意识和无意识条件下的

不同神经核团活动

帮助研究者区分出

哪些脑活动和意识感知直接相关

具体来说，受测试的患者需要注视屏幕中央的一个固定点，然后在其一侧会出现一个短暂的视觉刺激，刺激的清晰度会根据受测试者的感知阈值进行调整。随后，固定点的颜色会变化，并出现两个眼跳目标，受测试者则需要根据是否看到刺激以及固定点的颜色来决定看向哪个目标。实验设置了不同对比度的刺激条件，以此来评估受测试者对任务的理解和执行情况。

研究发现，在意识体验产生期间，丘脑板内核和内侧核呈现出更早、更强的和意识体验相关活动。这一结果表明，丘脑板内核和内侧核在产生视觉意识体验的过程中，起调控前额叶皮层意识相关活动的“门控”作用。这些发现对精神心理疾病的发病机制研究、意识障碍患者的唤醒和麻醉监测提供了理论指导。

李小俚教授介绍道：

此项成果表明

先进的神经信号检测技术进步

推动了意识神经科学的新发现

下一步，团队将做好

基础研究的成果转化

争取早日在意识障碍的诊疗方面实现临床应用

李小俚教授参加海外学术交流

该研究主要得到了

李小俚教授主持的

中国科技创新2030-脑科学与类脑研究

重大项目的资助

“该论文的发表，

预示我国在人类意识领域的研究成果

得到了国际同行的认可

并走在了人类意识领域研究的世界前沿”

张鸣沙教授在接受采访时这样说

人工智能与数字经济广东省实验室（广州）（简称：琶洲实验室，Pazhou Lab, Guangzhou）是广东省为落实国家创新驱动发展战略所设立的省实验室，于2020年4月成立，位于广州人工智能与数字经济试验区琶洲核心区，是由广东省人民政府主导，广州市人民政府举办，华南理工大学为依托单位，多方协同组建的独立法人机构。

琶洲实验室瞄准人工智能与数字经济领域国家重大战略需求，以“突出基础、原创技术、驱动产业”为宗旨，重点聚焦人工智能基础理论与核心算法、人工智能软硬件平台与关键技术、数字经济重点行业示范应用等研究，以提升我国人工智能基础理论与关键技术原创能力、应用转化能力，为我国特别是粤港澳大湾区数字经济发展提供源动力与技术支撑。其目标是建设成为具有国际影响力的人工智能基础理论研究基地、产业赋能与孵化样板平台、数字经济技术创新策源地、高端人才培养基地。

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华南理工大学　学生记者团

信息来源：琶洲实验室 中国科学报

微信编辑：司小平 曾亿

初审：冀早早

二审：卢庆雷

终审：邹浩

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邮箱：hgxcb@scut.edu.cn

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