Science重磅丨经历会改写当下感知！麻省理工团队揭示LP‑ACC 丘脑‑皮层环路编码感官历史的偏离信号

同样的视觉信号，放在不一样的感知背景下，我们的判断为什么会截然不同？

比如刚看完一片白雪皑皑的雪景，再看普通的白色墙面，会感觉墙面微微泛黄；开车时前面车辆一直匀速慢行，一旦它突然加速或减速，我们可以瞬间捕捉到这个变动。生活中这些体验都说明，我们的大脑并非像摄像机一样单纯如实记录眼前景象，而是会持续参照刚刚接收的感官信息，对比当下输入与近期经历，识别环境发生的变化，以此完成感知与决策。

这种序列依赖的感知现象早已被行为实验证实，但大脑依靠哪一套神经环路完成新旧感官信息比对，一直有待解析。

2026年8月13日，麻省理工学院Picower学习与记忆研究所Mriganka Sur教授团队在国际顶刊《Science》上发表研究”A thalamocortical circuit encoding deviations from sensory history”.

该研究以小鼠随机点运动辨别任务为范式，发现丘脑后外侧核‑前扣带回皮层（LP‑ACC）通路可对比当前与近期感官信息，通过对比式群体编码突出感官历史的偏离信号，调控决策更新；该通路构建任务依赖的低维弯曲神经流形，流形随感官差异扩张，证实高级丘脑参与认知层面的感官信息加工。

小鼠决策会参照上一次的感官证据

团队训练小鼠完成随机点运动方向辨别任务：小鼠通过舔舐报告感知到的运动方向，刺激设置不同运动相干度调控任务难度。实验定义 |ΔDir| 代表相邻试次间感官证据的绝对差值。

结果显示，小鼠的重复选择概率受 |ΔDir | 调控：前后刺激越相近，越倾向延续上一次选择；前后刺激差异越大，更易切换选择，该模式不能被简单的选择重复偏差解释。|ΔDir | 会改变动物行为表现，试次刺激差异越大，正确试次下击中率下降、心理测量函数斜率变浅、漏报率上升；错误试次后呈现相反规律。行为模型分析表明，纳入 |ΔDir | 交互项的模型对小鼠选择行为拟合效果最优，证明小鼠会记忆上一轮感官信息，对比新旧证据后做出是否切换决策的判断。

因此，小鼠决策参照上一次感官证据，前后刺激差异越大，越倾向于改变选择。

LP‑ACC 通路以 |ΔDir | 依赖方式调控决策偏向

团队在小鼠执行任务时，光遗传激活ACC内LP投射轴突。

结果显示，单侧激活该通路不会改变决策阈值，主要降低心理测量斜率，削弱感官证据对选择的驱动作用，不造成普遍运动失误。激活带来的选择偏向强度随 |ΔDir | 增大而提升，偏向被试激活侧的行为；双侧激活则消除这种单侧偏向。

非特异性光照对照、刺激 LP 投向初级视皮层的轴突均无法复现该行为效应，排除光刺激伪迹与间接视觉通路干扰。模型对比显示，同时纳入感官证据增益调制与 |ΔDir | 依赖侧向偏向的模型拟合效果最佳，说明 LP‑ACC 通过两套独立机制参与决策：调控感官证据权重，同时生成依赖感官历史差异的选择偏向信号，在感官评估阶段发挥作用，不干扰试次间的记忆留存。

因此，单侧激活LP-ACC产生|ΔDir|依赖的选择偏向，效应随前后刺激差异增大而增强。

解读：单侧激活→偏向同侧选择，双侧激活→效应消除。LP-ACC通路的光遗传操控只影响证据权重而不改变决策阈值，说明它不改变动物多确信，而是改变当下的证据有多重要。|ΔDir|越大，激活效应越强，这条通路在变化越大时输出越强，完美符合“偏差检测器”的功能定义。

LP‑ACC 形成参照感官历史的对比编码

双光子成像发现，任务执行状态下 LP‑ACC 轴突群体活动形成编码刺激方向与相干度的低维弯曲流形，被动观看刺激时该流形结构消失，ACC 胞体编码则更多对齐选择信号。

LP‑ACC 可以保留上一试次刺激信息，流形几何结构受 |ΔDir | 调制，前后感官差异越大，流形发生扩张，不同刺激表征之间距离增大。LP‑ACC 轴突对当前刺激方向与既往刺激方向呈现拮抗编码，实现对比式信号输出；而 ACC 神经元对当前、过往选择采用同向叠加编码。计算模型提出，LP 输出的 |ΔDir | 信号调控决策更新的开启状态，调节感官证据增益，依靠半球间信号失衡产生选择偏向，复现全部实验观测，证实 LP‑ACC 提供以刺激为中心的对比信号，再由 ACC 转化为以选择为中心的决策表征。

因此，LP-ACC轴突通过对比式群体编码，在神经流形中“放大”当前与过往的感官差异。

解读：当新的感官信号和上一轮差别越大，这套神经模式就会撑开扩张，把前后的差异凸显出来。LP‑ACC 重点反映外界刺激本身，而下游 ACC 更多反映要做出什么选择。简单说，LP‑ACC 就像信号对比器，放大新旧感官的差别，再交给 ACC 转化成我们的行为决策。

全文总述

本研究围绕大脑如何利用近期感官历史评估当下感知输入这一科学问题，在小鼠视觉辨别任务中，解析丘脑 LP 到 ACC 通路功能。

行为层面证实，动物决策会量化对比相邻试次感官证据；光遗传实验确立该丘脑‑皮层投射在历史依赖决策中的因果作用；成像揭示该通路独特的对比式群体编码，随感官差异扩张神经流形，区别于 ACC 偏向选择的编码模式；计算模型进一步解释信号如何调控决策更新。该工作拓展高级丘脑的认知功能，说明丘脑不只是感官中继站，还参与将过往经验嵌入当下感官表征，以此指导行为输出。

小编寄语：

日常生活里，我们时时刻刻都在拿刚刚的见闻，解读眼前的世界，这份习以为常的能力，背后是丘脑‑皮层环路精密的神经运算。

这项研究告诉我们，丘脑不只是简单的信号中转站，它也深度参与我们的感知与决策。这些基础的动物实验，一步步揭开大脑利用过往经验理解世界的底层逻辑，也为未来理解部分精神疾病感知异常打下基础。我们每一次察觉到环境发生变化，都藏着脑环路无数神经元协同工作的力量。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeg4720

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