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基本信息

Title:Thalamic oscillations distinguish natural states of consciousness in humans

發(fā)表時間:2026-05-27

發(fā)表期刊:Nature Human Behaviour

影響因子:15.9

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研究背景

丘腦（thalamus）被認(rèn)為參與覺醒和意識狀態(tài)調(diào)節(jié)，但人類在清醒、快速眼動睡眠（rapid eye movement sleep, REM sleep）和非快速眼動睡眠（non-rapid eye movement sleep, NREM sleep）中的丘腦電生理證據(jù)仍有限。既有研究更熟悉 NREM sleep 中的睡眠紡錘波（sleep spindle），而清醒與 REM sleep 是否共享某種深部振蕩特征，尤其是否與中央丘腦（central thalamus）相關(guān)，仍缺少直接記錄

實驗設(shè)計與方法邏輯

研究納入 17 名因藥物難治性癲癇植入雙側(cè)深部腦刺激（deep brain stimulation, DBS）電極的患者，用相鄰 DBS 觸點(diǎn)重參考獲得丘腦場電位，并以同步頭皮 EEG 進(jìn)行睡眠分期。作者檢測 3–49 Hz Morlet 時頻幅度中的 burst，比較清醒、NREM sleep 和 REM sleep 的 burst rate、檢出頻段和 1/f 扣除后功率譜峰；隨后分析 REM sleep 中快速眼動與丘腦 burst 的時間關(guān)系，并用 logistic regression 檢驗檢出概率與丘腦亞區(qū)距離的關(guān)系

Fig1： Example electrode trajectory and thalamic field potential recordings over extended time periods.

核心發(fā)現(xiàn)

發(fā)現(xiàn)一：19–45 Hz 丘腦快速振蕩更貼近清醒和 REM sleep

研究發(fā)現(xiàn)，約 19–45 Hz 的丘腦快速振蕩在清醒和 REM sleep 中更常見，而 NREM sleep 主要表現(xiàn)為 11–17 Hz 睡眠紡錘波。burst rate 和 1/f 扣除后的功率譜峰都支持這種狀態(tài)差異。這個結(jié)果說明該振蕩可區(qū)分自然腦狀態(tài)，但不能證明它因果性地產(chǎn)生意識轉(zhuǎn)換或具體體驗內(nèi)容

Fig. 2 中，作者展示了三種腦狀態(tài)下丘腦振蕩頻段、burst rate 和功率譜峰的分布；這一結(jié)果提示 19–45 Hz 活動主要伴隨清醒和 REM sleep，而不同于 NREM sleep 的紡錘波活動

在 REM sleep 內(nèi)部，快速眼動密集出現(xiàn)時，丘腦快速振蕩的 burst 概率同步增強(qiáng)。多數(shù)檢出該振蕩的頻段中，burst 概率與快速眼動概率顯著正相關(guān)；相位性 REM（phasic REM）的 burst rate 也高于持續(xù)性 REM（tonic REM）。這些結(jié)果支持該振蕩區(qū)分 REM 微狀態(tài)，但不能推出它直接生成眼動或夢境內(nèi)容

Fig. 3 中，作者展示了快速眼動、丘腦 Morlet 幅度和 peri-event burst 概率的同步變化；這一結(jié)果提示丘腦快速振蕩與 REM sleep 中秒級眼動微狀態(tài)緊密相關(guān)

空間分析顯示，清醒和 REM sleep 相關(guān)快速振蕩的檢出概率隨觸點(diǎn)接近中央丘腦而升高；相比之下，到前腹側(cè)丘腦核（anteroventral thalamus, AV thalamus）的距離沒有顯著預(yù)測作用。該結(jié)果支持中央丘腦鄰近性的重要性，但并不能直接證明中央丘腦就是振蕩源，作者也討論了丘腦-皮層網(wǎng)絡(luò)可能參與其產(chǎn)生或維持

Fig. 4 中，作者用中央丘腦和 AV thalamus 作為空間參照呈現(xiàn) logistic regression 結(jié)果；這一結(jié)果把 19–45 Hz 振蕩的可檢出性與 central thalamus 的空間鄰近性聯(lián)系起來

省流總結(jié)

這項 Nature Human Behaviour 研究利用罕見的人類丘腦 DBS 記錄發(fā)現(xiàn)，19–45 Hz 快速振蕩主要出現(xiàn)在清醒和 REM sleep，而非 NREM sleep；它還隨 REM 眼動微狀態(tài)增強(qiáng)，并在中央丘腦附近更易檢出。研究提供相關(guān)性證據(jù)，尚不能證明其因果地產(chǎn)生意識或夢境

分享人：天天

審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部

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