人类大脑每时每刻都需要应对纷繁复杂、瞬息万变的外部世界，在判断周围环境时既要对新涌来的感官信息保持开放，同时又需要借助既往经验不断做出预测。麻省理工学院的神经科学家最新发现了一条连接感官决策区域与感知变化评估区域的神经回路，相关研究成果已发表于《科学》杂志。
研究高级作者、麻省理工学院皮卡尔学习与记忆研究所牛顿教授Mriganka Sur表示："这条回路在感官世界中实现了'刚刚发生的事'与'正在发生的事'之间的比较，并以可付诸行动的方式加以呈现。"
研究第一作者、现为新加坡科研局博士后的Ning Leow表示，这项在小鼠身上开展的研究揭示了与人类高度相似的神经回路机制——人类前额叶皮层中有一个被称为"前扣带皮层"的区域负责感官决策，而该研究发现该区域的决策依赖于丘脑中一个名为"枕核"（小鼠中称为外侧后丘脑，即LP）的区域所提供的近期历史信息。
Leow指出："大脑并不会对每个新事件从零开始评估。枕核传统上被认为与注意力集中和视觉信息过滤有关，但我们发现它同样参与了当前信息与近期历史信息的比较，并通过标记有意义的变化来影响我们是维持还是更新某个决策。"
此前，研究团队于2022年发表论文，系统梳理了LP-前扣带皮层回路的大量输入连接，彼时该回路主要以参与注意力调控而为人所知。但在深入思考"注意力集中究竟为何而存在"以及该回路如何处于注意力、感知和行动三者交汇点之后，Sur和Leow假设该回路可能也参与了基于感官信息的决策引导。新研究从多个维度提供了相关证据。
Sur表示，这些发现不仅深化了人类对大脑基本功能的认识，还可能为自闭症研究提供新思路——许多自闭症患者在对感官世界做出预测时表现出显著差异，常见表现之一是难以过滤那些神经典型人群习以为常、视作普通重复刺激的信息。
实验设计：小鼠"辨向"游戏
研究人员训练小鼠参与一项视觉判断任务：屏幕上飘动的光点中，总有一定比例会朝同一方向（左或右）运动，小鼠需要识别出这一趋势。相邻两次实验之间，感官线索不仅方向可能改变，参与定向运动的光点比例也会变化（例如上一次64%的光点向左，下一次可能是16%的光点向右），由此构建出涵盖不同变化程度的完整连续谱。
实验过程中，研究人员借助双光子显微镜记录LP-前扣带皮层回路的活动及前扣带皮层神经元的响应，部分实验还使用了光遗传学技术对该回路进行人工激活。
通过逐次追踪小鼠的表现，研究人员发现，小鼠在判断时不仅参考了当前所见，也纳入了前一次的经验：答对后，若新线索与前一次高度相似，则很可能重复原有判断；若差异显著，则不太可能重复。答错后则相反——线索相似时不会重复错误判断，差异显著时反而更可能做出相同选择。
神经机制的直接证明
行为观察仅能表明小鼠确实在进行前后比较，而要证明这源于LP-前扣带皮层回路的作用，则需要借助光遗传学干预来加以验证。实验结果显示，干预左侧大脑半球的该回路会使小鼠倾向于不选择"向右"，干预右侧则使其更倾向于选择"向右"；而在两种情况下，偏差程度均与当前线索和前一线索之间的差异成正比。
Leow解释说："这表明该神经通路是因果性地参与了比较过程，影响着当前证据的解读方式，而不仅仅是被动传递信息。"
进一步的显微成像分析（通过钙离子水平反映神经元电活动）揭示了LP与前扣带皮层各自的功能分工。
Leow总结道："枕核与前扣带皮层各司其职。枕核本身并不负责做决策，而是将参照历史信息的感官比较结果传递给前额叶皮层；前扣带皮层再将这一信息转化为可预测动物最终选择的神经活动。"
简言之，枕核扮演着"顾问"角色，告知前扣带皮层变化的幅度，使其判断是否需要修正原有猜测——如果几乎没有变化，当然可以延续原判断；而一旦发生重大变化，则有必要重新评估。这项研究证明，大脑为此专门配备了一条专属神经回路。
该研究由美国国立卫生研究院、MURI项目资助、西蒙斯基金会自闭症研究计划、新加坡科研局以及自由同行基金会联合资助。
Q&A
Q1：枕核在大脑决策中扮演什么角色？
A：枕核（在小鼠中称为外侧后丘脑）并不直接做出决策，而是充当"历史顾问"。它负责比较当前感官信息与近期历史信息之间的差异，并将这一比较结果传递给前额叶皮层中的前扣带皮层。前扣带皮层再基于这些信息生成神经活动，最终决定维持还是更新当前判断。
Q2：麻省理工学院这项研究发现的神经回路与自闭症有什么关系？
A：研究人员指出，许多自闭症患者在对感官世界做出预测时表现出显著差异，常见表现是难以过滤那些神经典型人群习以为常的重复性刺激。这项研究发现的LP-前扣带皮层回路正是负责比较历史与当前感官信息的专属通路，该回路功能异常可能是自闭症患者出现上述感官处理差异的潜在原因，为未来的自闭症机制研究提供了新的切入点。
Q3：研究人员如何证明LP-前扣带皮层回路对感官决策有直接因果影响？
A：研究人员使用光遗传学技术对该回路进行人工干预，激活小鼠左侧大脑半球的该回路会使其减少"向右"判断，激活右侧则使其增加"向右"判断，且偏差程度与前后两次感官线索的差异程度成正比。这表明该回路并非被动传递信息，而是直接参与了对当前证据的解读过程，具有明确的因果作用。
