“专注触觉时，大脑会‘分层不同’地反应”[读懂科学]

IBS利用7T fMRI揭示人类感觉皮质的精细调节机制……发表于《Nature Communications》

当我们专注于某种特定触觉时，大脑并非只是简单地放大信号，而是会在大脑皮层的不同层次以不同方式调节信息。颠覆了以往“整体放大”的概念，直接证实了人类大脑精细的信息处理机制，意义重大。

基础科学研究院（IBS）脑科学成像研究团团长 Kim Seonggi（成均馆大学全球生物医学工程系教授）研究团队表示，他们确认，在人类感觉皮质中，注意（attention）并非简单地放大信号，而是会根据皮质的层状结构进行选择性调节。研究结果已于本月13日在线发表在国际学术期刊《Nature Communications》上。

迄今为止，人们认为大脑通过外部刺激（自下而上）与注意等认知调节（自上而下）的相互作用来处理信息。然而，直接在人类大脑中测量这些信号如何因大脑皮层的“层状结构”而发生变化，在技术上仍是一项艰巨任务。

为此，研究团队将超高场强（7特斯拉，7T）功能性磁共振成像（fMRI）与自旋回波（spin-echo）技术相结合，开展了能够分辨到大脑微观层状结构的高分辨率分析。

研究人员向参与者的手指施加触觉刺激，同时在手腕呈现干扰刺激，然后比较在对特定刺激集中注意和不集中注意两种情况下，初级躯体感觉皮质各层的反应。

结果显示，当参与者专注于刺激时，感觉皮质表层的信号增强，而深层的信号反而减弱，呈现出相反的模式；中间层则未出现显著变化。在存在干扰刺激的情况下，所有层的信号整体上均有所降低。

这表明，注意并非只是让感觉信息“变强”，而是一种沿着大脑层状结构、以不同方向调节信号的精细机制。尤其是在人体水平上直接证实了皮质层级反应差异，被评价为对以往以动物研究为主的理论的重要扩展。

IBS研究团团长 Kim Seonggi 表示：“通过将超高场强fMRI与自旋回波技术相结合，我们能够精确测量人类大脑各层的神经活动”，“这一成果不仅可作为今后高分辨率脑成像研究的基础，也可拓展到多种认知与感觉功能的研究中”。

IBS高级研究员 Kim Dongho 称：“本研究在层级水平上揭示了注意如何选择性地调节信息”，“不仅有望应用于疼痛、神经疾病研究，也有望拓展至人工智能等多个领域”。