这项发表于《科学》杂志的最新研究,首次揭示了丘脑与前额叶皮层如何协同,让大脑在瞬息万变的世界中做出连贯判断——其发现或将为理解自闭症等疾病中的感知差异提供新线索
面对纷繁复杂、瞬息万变的外部世界，大脑究竟是如何做出连贯而准确的判断的？
麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的神经科学家团队近日在《科学》杂志上发表的一项新研究给出了答案：大脑并非对每一个新出现的感官信息都"从零开始"进行独立评估，而是依靠一条专门的神经回路,持续将"刚刚发生的事情"与"当下正在发生的事情"进行比较，并将这种比较结果转化为可供行动参考的判断依据。
这一发现，不仅填补了神经科学领域关于感知决策机制的重要空白，也为理解自闭症等疾病中常见的感官预测异常提供了全新视角。
该研究由麻省理工学院教授姆里甘卡·苏尔（Mriganka Sur）领导完成,论文第一作者、苏尔实验室前博士生梁凝（音译，Ning Leow，现为新加坡科技研究局博士后研究员）通过一系列精巧的实验设计，锁定了一条连接丘脑外侧后核（在人类大脑中对应的区域为"丘脑枕"，pulvinar）与前额叶皮层前扣带皮层（ACC）的神经通路。
研究团队发现,这两个脑区在感知决策过程中承担着截然不同却又高度互补的功能角色：丘脑枕负责将当前感官信息与刚刚过去的感官经历进行比对,评估两者之间变化的显著程度，随后将这一"历史参照后的比较结果"传递给前扣带皮层；而前扣带皮层则在此基础上，将这种比较信息转化为具体的决策相关神经活动，最终决定个体是维持原有判断,还是根据新出现的显著变化调整自己的判断。
正如梁凝所言,"大脑并不会把每一个新事件都当作全新的、孤立的事件来评估"。丘脑枕这一脑区此前在神经科学研究中,更多被认为与注意力调控及视觉信息筛选功能相关，但此次研究首次证实，它同样在"比较当下信息与最近过去信息、并突出其中具有意义的变化"这一认知过程中扮演着关键角色，从而直接影响个体是否维持既有判断或对其进行更新。
从小鼠"猜方向"游戏中破解决策机制
为验证这一假设，研究团队设计了一项巧妙的行为实验：训练实验室小鼠观看屏幕上随机漂移的光点，判断其中占多数的光点究竟是向左还是向右移动。
研究人员刻意在连续试验之间调整参与"一致运动"的光点比例——例如某次试验中64%的光点向左移动,而下一次试验中可能仅有16%的光点向右移动——由此制造出一系列由细微到显著的连续变化梯度，用以精确测量小鼠决策过程中对"变化程度"的敏感反应。
借助双光子显微镜实时记录小鼠在完成任务过程中丘脑枕—前扣带皮层回路及前扣带皮层神经元的活动情况,并结合光遗传学技术对该回路进行人为激活或干预,研究团队观察到一个清晰的行为规律：当小鼠此前判断正确时,如果新出现的感官线索与前一次高度相似,它们往往倾向于重复此前的判断；但如果线索差异显著，则更倾向于改变判断。
反之,当小鼠此前判断错误时,这一规律恰好相反——线索相似时它们会主动调整判断，而线索差异较大时反而倾向于重复此前（错误的）判断。这种基于"当前与既往差异程度"而灵活调整的决策模式，正是该神经回路发挥作用的直接行为证据。
更具说服力的是，研究人员通过光遗传学技术人为干预该回路的活动强度后发现,干预所引发的判断偏差幅度,与当前感官线索和此前线索之间的差异程度呈现出精确的正比关系——这一结果证明，该神经通路并非仅仅是被动传递信息的"管道"，而是切实参与了"将新证据与既往历史进行比较、并据此影响最终判断"这一核心认知过程的因果性环节。
这一发现的意义远不止揭示一条基础神经通路的运作机制。苏尔教授指出,这项研究成果同样有望应用于自闭症相关研究领域——许多自闭症患者在对感官世界进行预测判断时，往往表现出与常人显著不同的模式，最典型的表现便是难以将反复出现、本应被视为"寻常无害"的重复性刺激自动过滤，从而在日常生活中承受远超常人的感官负荷。
若能进一步厘清丘脑枕—前扣带皮层回路在自闭症患者大脑中的具体运作差异，或将为理解这一感知特征的神经基础、乃至探索相应的干预手段，提供全新的科学切入点。
热门跟贴