梭状回前-后梯度调控记忆与感知特征在回忆过程中的动态转换

【字体: 时间:2025年08月14日 来源:Nature Communications 15.7

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  本研究通过颅内电刺激(iES)和电生理因果连接技术,揭示了梭状回(fusiform gyrus)前-后功能梯度在记忆重构中的关键作用。研究人员对335例癫痫患者的全皮层电极数据进行分析,发现前部梭状回更易诱发内源性回忆(internally-oriented reminiscences),而后部则倾向引发外源性幻觉(externally-oriented hallucinations)。该发现为感知-记忆连续体理论提供了直接因果证据,对理解幻觉和记忆障碍的神经机制具有重要启示。

  

在认知神经科学领域,记忆与感知的交互机制始终是未解之谜。当人们回忆往事时,大脑如何区分"内心重现"与"真实感知"?这种界限的打破可能导致幻觉等病理现象。传统研究多依赖功能核磁共振(fMRI)等非侵入技术,但无法确立因果关联。来自首都医科大学附属北京三博脑科医院的研究团队另辟蹊径,利用癫痫患者术中全皮层电极覆盖的独特优势,通过精准电刺激揭开了这一神经编码奥秘。

研究采用多模态技术路线:首先对335例耐药性癫痫患者进行50Hz颅内电刺激(iES),记录1496个刺激位点的反应;其次通过功能性脑束成像(F-Tract)构建因果连接网络;最后采用线性混合效应模型(LME)分析空间梯度特征。所有实验均设置1Hz刺激对照,并由三位评估者盲法分类记忆报告。

刺激诱发回忆的皮层分布特征

全脑响应图谱显示,颞叶内侧结构(包括梭状回、海马、旁海马)是记忆响应的热点区域。值得注意的是,梭状回刺激引发的回忆具有显著的空间特异性,仅占全脑刺激位点的1.1%,但占该区域刺激的2.0%。响应位点沿梭状回前-后轴广泛分布,但未与鼻周皮层重叠。

梭状回前-后梯度效应

研究首次发现:前部梭状回刺激诱发内源性回忆的概率显著高于后部(75% vs 25%),而后部更易引发外源性幻觉(ROC分析AUC=0.819)。这种分化与记忆内容无关,且不受电流强度干扰。连接组学分析进一步揭示,引发内源性回忆的脑区更倾向与前部梭状回连接(选择性指数p=0.005)。

全脑因果连接模式

F-Tract显示,非梭状回记忆相关区域(如外侧颞叶)与梭状回的连接概率显著高于非记忆区域(p=1.473×10-6)。特别发现中梭状回与后中颞回的强连接是外源性幻觉的神经基础(Bonferroni校正p<0.05)。

这项研究确立了梭状回前-后梯度在感知-记忆连续体中的核心地位,为记忆重构理论提供了新证据。发现提示:前部梭状回作为语义记忆枢纽,通过自上而下连接整合信息;而后部侧重感知特征提取,形成自下而上的输入。这种双流模型不仅解释了正常记忆的神经编码原理,也为幻觉等病理现象提供了机制解释——当后部梭状回异常激活时,可能错误地将内部记忆标记为外部感知。

技术层面,研究开创性地将临床电刺激与计算连接组学结合,为人类认知研究提供了新范式。未来可延伸至精神分裂症等疾病研究,或开发针对梭状回的功能调控疗法。正如作者指出,该发现"为高维神经表征理论提供了实证支持",标志着人类在破解意识之谜道路上迈出关键一步。

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