近日，中國科學(xué)院西安光機(jī)所生物醫(yī)學(xué)光譜實(shí)驗(yàn)室在信號(hào)處理與神經(jīng)科學(xué)交叉研究領(lǐng)域取得進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于NeuroImage。論文第一作者為西安光機(jī)所博士生田紫薇，通訊作者為西安光機(jī)所王荃研究員和中南大學(xué)湘雅醫(yī)院馮莉教授。西安光機(jī)所為第一完成單位。
研究聚焦人類視覺行為的兩種基本認(rèn)知狀態(tài)——第一次看到新事物時(shí)的“探索”，以及再次看向熟悉內(nèi)容時(shí)的“回訪”。這兩種狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)新信息的獲取和對(duì)已有知識(shí)的鞏固，其失衡與阿爾茨海默病、注意缺陷障礙等神經(jīng)精神疾病密切相關(guān)。然而，大腦如何在數(shù)百毫秒的注視時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)切換，此前尚不明確。
顱內(nèi)腦電圖（iEEG）技術(shù)可直接記錄大腦深部的神經(jīng)電活動(dòng)，這是目前人類能夠獲取的最高時(shí)空精度的神經(jīng)信號(hào)之一。高精度眼動(dòng)追蹤（Eye tracking）可以實(shí)時(shí)捕捉患者每一瞬間在看什么、怎么看。研究團(tuán)隊(duì)將兩項(xiàng)技術(shù)同步結(jié)合，首次在單次注視水平上解析了海馬體與額葉眼動(dòng)區(qū)的動(dòng)態(tài)協(xié)同機(jī)制。結(jié)果顯示：當(dāng)探索新信息時(shí)，海馬體在注視前數(shù)百毫秒即提前激活，進(jìn)入“預(yù)備注意”狀態(tài)，額葉眼動(dòng)區(qū)則在注視后迅速響應(yīng)以維持關(guān)注；當(dāng)回訪熟悉內(nèi)容時(shí)，海馬體自動(dòng)切換至“記憶提取”模式，引導(dǎo)眼睛精準(zhǔn)回看，隨后進(jìn)入“記憶鞏固”狀態(tài)。整個(gè)過程伴隨兩個(gè)腦區(qū)間的實(shí)時(shí)協(xié)同通信。
圖：探索（左列）和回訪（右列）行為背后的注意力與記憶系統(tǒng)分工協(xié)作機(jī)制
研究揭示了注意力與記憶系統(tǒng)在視覺采樣中的精細(xì)分工與協(xié)同機(jī)制，也為基于腦機(jī)接口的閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控治療提供了全新的理論依據(jù)。
當(dāng)前正值“十五五”健康中國建設(shè)關(guān)鍵期，腦機(jī)接口正從單向解碼邁向閉環(huán)調(diào)控，該研究成果有望推動(dòng)神經(jīng)精神疾病的精準(zhǔn)干預(yù)：如針對(duì)阿爾茨海默病患者的記憶障礙，可在檢測到海馬體特定活動(dòng)模式時(shí)自動(dòng)觸發(fā)刺激；針對(duì)注意缺陷患者，可在注意力下降前啟動(dòng)靶向調(diào)控，為臨床診療提供新的技術(shù)路徑。
