皮层下核团在实际感觉体验发生之前就对其作出预期。
科学家发现，中脑一个微小结构会在视觉和身体感觉发生之前对其进行预期，这与“大脑并非只是被动等待感觉输入，而是预测即将发生之事”的观点相一致。
麻省理工学院和东北大学的一项新研究发表在《自然·神经科学》上，表明处理感觉信息的大脑区域也有助于为即将到来的刺激做好准备。
研究人员形容，上丘是“研究最充分的大脑干结构之一”，它在人们看到图像或感到物理压力之前就表现出不同的活动模式。
研究人员继续解释，该项目源于神经科学中一个已知概念，即预测加工。大脑并不是单纯等待输入；它不断预测和准备，哪怕只是因为“事后反应代价高昂”，研究人员解释道。
脑扫描揭示预测性活动
研究人员使用超高场7特斯拉功能磁共振成像（fMRI）检查了80名成年人。借助这项技术，他们以约1毫米的分辨率观察了上丘的活动。
一半参与者观看图像。另一半参与者的左拇指受到机械压力。
研究人员告诉我们，有两个问题推动了这些方法：“我们想回答两个问题。第一，人类上丘的组织方式是否如动物研究所提示的那样，视觉集中在其浅层，触觉集中在其深层？第二，当感觉刺激即将到来且被预期时，它在刺激到达之前如何反应？”
在刺激之前，这些参与者执行了一项基于形状的决策任务。研究人员随后比较了两种活动状态之间发生的变化。视觉刺激使上丘浅层产生更多活动。触觉则使深层产生更多活动。
据报道：“更重要的是，即使在刺激到达之前、人们只是在预期一张图片或一次触觉时，同样的层特异性模式也出现了。”
研究指出，所预期的感觉体验的性质会以不同方式影响上丘中的这些活动模式。
预测延伸至大脑皮层之外
研究人员使用机器学习来判断大脑活动模式能否区分视觉和触觉体验。他们在预期和实际刺激期间观察到相似模式，印证了最初脑扫描的发现。
研究人员还在丘脑的两个感觉加工区域检测到了这些预测性反应，表明预期涉及大脑皮层以下的多个结构。
这项研究挑战了神经科学的传统理解。据报道，预测通常被视为“发生在大脑皮层中的高级功能”。然而，这项研究表明，将信息传递到皮层的更深层脑结构属于一个更广泛网络的一部分，该网络旨在为即将到来的输入做好准备。
研究人员承认存在局限性，例如扫描期间没有记录眼动，以及存在不确定性。观察到的一些活动可能只是与实验本身相关的总体预期。
尽管如此，这些发现表明，上丘参与预测加工，而不是仅仅对到来的信息作出反应。
研究人员在研究结论中写道：“总之，本研究表明，皮层下核团不是感觉输入的被动接受者，而是既对来自外部世界的感觉输入作出反应，也对其进行预期。”
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