Cell Reports：治疗意识障碍新方法？研究发现与视觉体验密切相关的大脑区域-杭州脑海科技有限公司

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超过四分之一的中风患者会患上一种奇怪的疾病，他们的眼睛会“失去”一半的意识。例如，在大脑的右半部分中风后，一个人可能只吃盘子右边的东西，因为他们不知道另一半。人们可能只看到照片的右半部分，而忽略了左边的人。然而令人惊讶的是，这些中风患者会对整个照片或场景做出情感反应。他们的大脑似乎接受了所有的信息，但这些人有意识的部分只是世界的一半。这种令人困惑的困扰被称为单侧忽视，它突出了脑科学中一个长期存在的问题：感知事物并意识到和意识到感知事物二者之间的区别是什么？

2023年7月7日，耶路撒冷希伯来大学的Leon Y. Deouell博士及其研究团队在Cell Reports（IF=8.8）上发表了题为“Distinct ventral stream and prefrontal cortex representational dynamics during sustained conscious visual perception”的文章，研究人员通过10名中风患者的颅内记录查看多个持续时间的不同图像，发现感知既依赖于感觉表征，也依赖于额顶叶表征，与大脑的前额叶和顶叶皮层有着密切的关系。

意识，尤其是视觉体验，是每个人从早上醒来到睡觉的那一刻最基本的感觉。虽然现在还不能解释人们为什么会不知道自己的感知，但像这样的研究在未来可能有实际应用，也许可以让医生从昏迷患者的大脑活动中判断这个人是否仍然意识到外部世界并有可能改善。了解意识也可以帮助医生开发治疗意识障碍的方法。

研究人员指出，大约近60年来，对人类大脑的电学研究几乎完全集中在感知事物后的最初活动激增上。但这个峰值会在300或400毫秒后消失，而人们经常会在几秒或更长时间内观察并有意识地意识到事物。

为了寻找更持久的活动，研究人员获得了对10个参与者进行测试的同意，参与者的头骨被打开，这样电极就可以被放置在大脑表面以跟踪与癫痫发作相关的神经活动。当研究人员在电脑屏幕上向患者展示不同的图像时，研究人员记录了电极的大脑活动，最长可达1.5秒。研究人员要求被试在看到一件衣服时就按下按钮，以确保其真的在集中注意力。

大多数用于记录人类神经活动的方法，如功能磁共振成像（fMRI）或脑电图（EEG），只能让研究人员对大脑活动发生的位置或时间做出详细的推断，但不能两者同时，而通过在颅骨内植入电极则能够弥补这一差距。

实验设置和电极位置的设计

在使用机器学习分析数据后，研究团队发现，当感知到新事物时，大脑中只有短暂的活动爆发，大脑的视觉区域实际上在低水平的活动中保留了更长的感知信息。持续的神经活动模式与初始的活动模式相似，当一个人看到不同的图像时就会发生变化。这种稳定的表现表明，尽管活动水平在变化，但随着时间的推移，稳定的感知是有神经基础的。

与一些早期的研究不同，该研究发现，大脑前部的前额叶和顶叶皮层只有在感知到新事物时才会变得活跃，即使是更长时间的刺激，信息也会在半秒（500毫秒）内完全消失。大脑后部的视觉皮层的枕颞区也会短暂地变得非常活跃，大约300毫秒，然后下降到一个持续但较低的水平，大约是初始峰值的10%到20%。但这种活动模式并没有消失。实际上，只要一个人看到一张图片，它就会保持不变。

视觉类别表征在感觉区是持续和稳定的，在额顶区是短暂的

视觉区而非额顶叶区追踪刺激持续时间的类别信息

大脑中事件的顺序可以用不同的方式来解释。研究人员更倾向于认为，当前额叶皮层进入视觉皮层的持续活动时，意识就会产生。研究人员怀疑意识产生于大脑的许多区域之间的联系，前额叶皮层只是其中之一。

关于该研究能够验证的两个理论的预测，都是正确的。但从更广泛的角度来看，没有一个理论在目前的形式下是有效的，即使研究发现每个理论都有一些道理。由于对意识的神经基础仍有许多未知，研究认为，在从先前的理论中崛起之前，应该收集更多的数据。研究人员计划，未来的研究将探索大脑其他区域与意识相关的电学活动，比如处理记忆和情绪的区域。

通讯作者

Leon Y. Deouell

参考文献

Vishne, G., Gerber, E. M., Knight, R. T., & Deouell, L. Y. (2023). Distinct ventral stream and prefrontal cortex representational dynamics during sustained conscious visual perception.Cell reports, 42(7), 112752. Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.112752

资讯来源

https://medicalxpress.com/news/2023-07-conscious-resides-brain.html

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