eLife：张鸣沙课题组使用视觉意识任务阐明人类前额叶在意识感知中的作用

成都集思鸣智科技有限公司一直致力于眼动追踪技术的研究与开发，并在全球范围内保持行业领先地位。我们拥有强大的技术研发能力和创新精神。公司创始科研团队在神经机制研究和大脑退行性疾病研究方面有高水平的研究能力。最近，张鸣沙课题组使用视觉意识任务和立体定向脑电图记录（sEEG）阐明了人类前额叶在意识感知中的重要作用。以下是研究内容概述：

人类意识的神经基础是现代科学研究中最重要的问题之一。在这个领域中，科学家们试图理解我们大脑是如何产生主观意识体验的（例如看到一幅画、听到一个声音或者感受到一种情绪时的内在体验）。前额叶皮层（PFC）位于人类大脑前部，与决策、计划等高级认知功能紧密相关，但关于其在人类意识中的作用，目前仍有很大争议。例如，一些意识理论提出PFC在意识的产生中起着关键作用，而其他理论则认为意识的产生主要发生在大脑的后部感觉区域。出现上述争议的一个重要原因在于，研究意识通常需要参与者提供主观报告来判断不同的意识状态，而PFC与这些报告相关的功能（如运动规划和执行）密切相关。这就导致了一个问题：当科学家观察到PFC的活动时，很难确定这些活动是与意识本身相关，还是仅仅与报告相关。

北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室张鸣沙课题组与合作研究者，在脑科学领域重要期刊《eLife》杂志发表了题为“The involvement of the human prefrontal cortex in the emergence of visual awareness”的研究论文。该研究为了解决前述前额叶皮层（PFC）在意识产生中的争议问题，设计了一个光栅检测-眼动报告任务（如图A），最小化了报告产生的混淆。研究者将该范式应用于正常受试者和脑内植入记录电极的病人受试者（如癫痫患者），在受试者执行该任务时，同时记录了眼动和脑内电活动数据（病人），从而探索了人类产生视觉意识体验时特异性的大脑活动。在该范式下，电脑屏幕上虽然有视觉刺激（黑白光栅）出现，受试者只有一半机会能看到 （有意识），而另一半时候则无法看到（无意识）。而后受试者需要通过眼动看向左侧或右侧靶点来报告是否看到光栅。研究者通过对比有意识和无意识条件下脑活动的差异，即可得到特异于意识产生的大动。

图1 论文主要结果

    研究结果表明，在眼动行为层面，有意识条件下，受试者的眼跳反应时明显短于无意识条件（如图B和原文图2）。在大脑活动层面，来自6名病人的脑内电活动（如图C，立体定向脑电图,sEEG）一致显示，首先，PFC 在视觉刺激出现后的早期（200-300 毫秒）已产生了意识相关活动，包括事件相关电位和高伽马波段活动（如图D-E）；其次，从早期开始，对光栅的意识体验就可通过PFC的神经活动可靠地解码（如图F），并且解码结果表明，在意识表征过程中PFC的神经模式是动态变化的而不是稳定的；再次，在早期阶段，通过低频段相位调制，前额叶皮层和其他大脑区域之间的意识相关功能连接瞬时增强（如图G），这可能可以解释意识通达的机制；最后，前额皮层中意识相关活动和脑区连接之间的时空重叠表明，意识通达和现象意识可能紧密耦合。综上，本研究报导了人类前额叶在视觉意识产生中的重要作用及新机制。

    该研究中视觉意识任务的设计和数据采集，使用了成都集思明智科技有限公司的新一代大脑认知功能客观早筛产品——EM2000C系列。EM2000C系列是全球唯一一款获得监管机构批准的轻度认知功能障碍辅助诊断产品，已通过四川省创新医疗器械认证，并获得NMPA医疗器械注册证。

    相比传统检测手段，基于眼动技术的认知功能评估具有客观、无创、精准、便捷、早期诊断等优势，能够在神经退行性疾病的早期检测和长期管理中发挥重要作用，提升临床诊疗水平。

EM2000C-D01型号

注：该研究于2024年1月24日在《eLife》正式发表。张鸣沙课题组博士生房泽鹏为第一作者，北京师范大学张鸣沙教授、中国人民解放军总医院赵虎林主任医师和徐欣副主任医师为共同通讯作者。该研究得到了科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金等资助。

论文信息：Fang, Z., Dang, Y., Ling, Z., Han, Y., Zhao, H., Xu, X., & Zhang, M. (2024). The involvement of the human prefrontal cortex in the emergence of visual awareness. Elife, 12. DOI:10.7554/eLife.89076