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已知人类高阶丘脑核活动与意识状态密切相关。然而，尚不清楚这些丘脑核和丘脑皮层相互作用如何直接促进人类意识感知的瞬态过程。

2025年4月4日，北京师范大学张鸣沙、李小俚、中国人民解放军总医院赵虎林共同通讯在Science在线发表题为“Human high-order thalamic nuclei gate conscious perception through the thalamofrontal loop”的研究论文，该研究发现人类高阶丘脑核通过丘脑前额叶环控制意识知觉。

该研究同时记录了丘脑核和前额叶皮层(PFC)的立体脑电图数据，同时植入电极的患者执行视觉意识任务。与腹侧核和PFC相比，板内核和内侧核出现意识相关活动更早、更强。在有意识的感知过程中，短暂的丘脑前额叶神经同步和交叉频率耦合都是由板内和内侧核的θ相驱动的。因此，在有意识知觉出现期间，板内和内侧丘脑核在驱动PFC的活动中起着“门”的作用。总之，该研究揭示人类丘脑高阶核团通过丘脑-前额叶环路调控意识感知的重要机制，极大挑战了当前意识研究领域以大脑皮层中心的主流观点，为解决当前意识理论间的争议提供了重要证据。

探索人类意识背后的神经基础是现代科学中最令人兴奋和最具挑战性的任务之一。至少有两种不同的意识模式:意识状态(醒着、睡着和昏迷等)和意识内容(具体的意识经验)。已知人类高阶丘脑核活动与意识状态密切相关。然而，尚不清楚这些丘脑核和丘脑皮层相互作用如何直接促进人类意识感知的瞬态过程(以毫秒为单位发生)。虽然大多数研究都集中在大脑皮层上寻找意识知觉的神经相关性，但相对较少的研究探索了皮层下结构的功能作用，包括高阶丘脑核。最近假设高阶丘脑核在有意识感知期间充当调节皮质活动的门；然而，缺乏来自人体研究的直接经验证据来支持这一论点。

传统观点认为，丘脑的功能在于传递感觉信息至皮层，因而是意识感知的前提条件，而非直接参与意识感知。然而，这一假设受到了新的理论假说和实证证据的挑战。来自解剖学和神经影像学研究证据表明，人类丘脑直接参与了多种认知功能。虽然一些意识理论提出丘脑-皮层环路在人类意识感知中可能发挥关键作用，但意识相关信息在这些环路中如何处理和传递基本是未知的。此外，由于丘脑核团在功能上存在很大差异，因此有必要明确不同丘脑核团在意识感知中的各自作用。然而，由于技术限制，要在人类丘脑核团和丘脑-皮层环路中精确捕捉（高空间和时间分辨率）神经活动非常困难。

机理模式图（图源自

Science

该研究在人脑中提供了直接的视觉证据，支持了板内和内侧核在快速意识感知过程中的闸门作用。更具体地说，在有意识知觉的产生过程中，板内和内侧核比腹侧核起着更重要的作用。LPFC与板内核和内侧核的相互作用起源于板内核和内侧核，可能在有意识知觉过程中起重要作用。此外，丘脑前额叶环的刺激诱发活动主要编码意识相关的信息，而不是其他任务相关的事件。这些结果支持了在有意识知觉出现过程中，丘脑板内核和内侧核在调节PFC活动中起着闸门作用的论点，极大挑战了当前意识研究领域以大脑皮层中心的主流观点，为解决当前意识理论间的争议提供了重要证据。

张鸣沙课题组博士生房泽鹏为论文第一作者，中国人民解放军总医院主治医师党圆圆、李小俚课题组博士生平安安为论文共同第一作者；北京师范大学教授张鸣沙（Lead Contact）、李小俚，中国人民解放军总医院主任医师赵虎林为共同通讯作者；张鸣沙课题组硕士生王晨雨、清华大学教授赵千川对本研究作出重要贡献。该研究得到了中国科技创新2030-脑科学与类脑研究重大项目、国家自然科学基金等资助。

参考信息：

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

来源于【iNature】