Cell | 李舒婧等揭示持续性注意的机制：基底前脑—皮层去抑制通路如何帮助大脑“保持专注”

持续性注意是我们学习、工作和日常生活中最基础的认知能力之一。大脑需要不断从环境中筛选出重要信息，并维持对目标的敏感性。然而，注意力并不是稳定不变的：人和动物都会在短时间内出现时而专注、时而走神的波动，这直接影响反应速度和判断准确性。持续性注意受损也广泛存在于阿尔茨海默病和注意缺陷多动障碍等神经精神疾病中，因此理解大脑如何维持注意力，不仅是认知神经科学的核心问题，也具有重要的疾病相关意义。

但对注意的研究长期面临一个关键难题：注意力很难从其他同时发生的脑功能中单独分离出来。因为在真实行为中，注意力很少单独出现，而是总是和感觉处理、奖励期待、动作准备甚至觉醒（arousal）水平等过程同时发生、相互交织。因此，过去很多研究虽然发现某些脑区和“注意行为表现”相关，却很难判断这些神经活动真正反映的是注意力本身，还是其他同时发生的认知或行为因素。解决这一问题，需要设计能够在时间和行为上拆分这些因素的任务，并重点捕捉真正预测注意表现波动的神经活动。

2026年6月25日，华盛顿大学圣路易斯分校Adam Kepecs教授实验室在Cell杂志发表题为 A disinhibitory basal forebrain-to-cortex projection supports sustained attention 的研究。李舒婧博士为论文第一作者，并与Adam Kepecs教授为共同通讯作者。该研究突破性揭示了一条由基底前脑小清蛋白阳性神经元（basal forebrain parvalbumin neurons,BF-PV）投射至大脑皮层的长程去抑制通路，能够动态调控持续性注意，并调节皮层对感觉信号的检测能力，从而支持持续性注意。该发现不仅突破了过去对基底前脑以胆碱能系统为中心的的传统认识，也为理解注意力障碍和相关认知疾病提供了新的细胞类型和环路靶点。

研究首先发现，BF-PV 神经元到皮层的投射并不是弥散而无序的，而是具有清晰的拓扑组织：前部 BF-PV 神经元更倾向于投射到内侧前额叶皮层和后扣带/压后皮层等内侧区域，而后部 BF-PV 神经元则主要投射到运动、体感和听觉皮层等外侧区域。这一结构提示，BF-PV 系统既可以向大范围皮层广播调控信号，也可能通过不同投射通路实现区域特异性的认知控制。

为了更准确地研究注意力特异的神经机制，研究者设计了一个小鼠听觉检测任务：动物必须在声音出现前的等待期持续保持注意，同时不能提前行动；因此，这一时间窗口可以用来分析与注意力波动相关的神经机制，并将其与声音引发的感觉反应和随后发生的动作反应区分开来。研究者记录了BF-PV 神经元的放电和其在听觉、运动皮层中的轴突钙信号活动。结果显示，等待期的BF-PV神经元活动越高，声音出现后动物的反应速度越快，判断准确率越高，反之亦然。这种预测作用主要出现在正确检测目标声音的行为中，而不是错误反应或非特异性舔水行为中，说明 BF-PV 信号并非简单反映运动准备或整体觉醒，而是与瞬时注意状态密切相关。

进一步的光遗传学实验验证了 BF-PV 神经元不只是被动反映行为状态，而是直接参与调控持续性注意行为表现。激活 BF-PV 神经元或其在听觉皮层的轴突末梢，可以提高小鼠对目标声音的命中率、提升辨别能力并缩短反应时间；相反，抑制 BF-PV 神经元则降低准确率并延长反应时间。值得注意的是，这种增强在中等难度刺激下最明显；也就是说，当声音信号处于“可被检测、但仍需要努力分辨”的范围时，注意力提升最能改善表现。

研究还发现，BF-PV 神经元不仅预测注意表现，也响应行为中具有动机意义的事件，包括奖赏、惩罚、预测性线索以及意外结果。计算模型进一步表明，BF-PV 神经元活动可以被理解为一种“动机显著性（motivational salience）”信号，用来指导大脑在关键时刻分配注意资源，提醒大脑“这件事值得注意”。

在环路机制上，研究者利用单突触顺行示踪发现，BF-PV 神经元偏好靶向皮层中的 PV 阳性抑制性中间神经元。由于 BF-PV 本身也是抑制性神经元，它们抑制皮层 PV 中间神经元后，会产生“去抑制”效应，从而增强皮层锥体神经元对声音的反应。进一步的钙成像实验显示，激活 BF-PV 投射可以抑制听觉皮层 PV 神经元、削弱侧向抑制、扩大皮层神经元群体对声音的响应范围，从而提高弱声音信号的检测敏感性。

总体而言，这项研究将基底前脑从一个笼统的“觉醒调控中心”重新定义为一个由不同神经元类型协同支持学习、注意和行为执行的认知控制枢纽。BF-PV 神经元通过动机显著性信号调配注意资源，并增强皮层感觉处理，从而支持持续性注意，提高动物在任务过程中的表现。而作为之前研究关注度更高的基底前脑胆碱能神经元更主要反映觉醒和预测误差（prediction error）信号，帮助强化学习（reinforcement learning）和更新信息，而非瞬时注意表现。这一发现不仅推进了我们对注意本质的理解，有助于重新解释过去对基底前脑的损伤和深脑刺激研究，也为注意障碍、认知衰退和相关神经精神疾病中的精准环路干预提供了新的方向。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.05.046

制版人： 十一

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