《British Journal of Anaesthesia》：Thalamic contributions to predictive coding and disconnected consciousness in human volunteers
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本研究探讨清醒与 disconnected状态下听觉预测误差与皮层同步活动的关系，发现清醒时前额叶负波增强，后部正波出现， disconnected状态下同步性降低且与预测误差无关，支持高级丘脑同步调控意识的理论。
Jordan J. Wehrman|Cameron Casey|Michelle J. Redinbaugh|Eli Muller|Brandon Munn|Tom Payne|Sean Tanabe|Sounak Mohanta|William Filbey|Aeyal Raz|Matthew I. Banks|Robert A. Pearce|James M. Shine|Yuri B. Saalmann|Robert D. Sanders
悉尼大学医学与健康学院中央临床学校，澳大利亚新南威尔士州悉尼
摘要
背景
我们可以在没有对外部世界意识的情况下保持清醒状态，例如在梦境中，这是一种与外部世界脱节的意识状态。据认为，高级丘脑通过同步大脑皮层活动将意识体验引导至相关的外部事件。在这种脱节状态下，即使是令人惊讶的外部感官信息也会被忽略。我们假设在清醒状态下，大脑皮层会对意外刺激产生同步反应，而在这种脱节状态下，这种反应会减弱。
方法
我们让18名志愿者在清醒状态或接受右美托咪定镇静后处于脱节状态下（通过连续唤醒确认），并使用听觉异常刺激范式以及脑电图（EEG）记录他们的反应。我们建立了一个基于计算模型的惊讶反应模型（预测误差模型），并对不同状态下的反应进行了聚类分析。同步性（体素共激活）是根据源重构数据计算得出的。
结果
与脱节状态相比，惊讶反应与清醒状态下的EEG数据有更强的相关性。在清醒状态下，从音调出现后的33到356毫秒期间，前额区域的EEG数据显示出显著的负相关系数（P<0.001）；而在后部区域，从37到400毫秒期间则显示出正相关系数（P<0.001）。这种效应在脱节状态下减弱。清醒状态下的体素共激活更强，并且与惊讶程度显著相关。在脱节状态下，这种共激活现象受到干扰（P<0.001），表明脱节状态下的大脑同步性降低，且惊讶反应对此没有影响。
结论
这些发现支持这样的观点：大脑皮层同步性的丧失与感官刺激的显著性成正比，从而导致脱节状态。高级丘脑对大脑皮层活动的同步性调节功能受损可能是导致感官脱节的原因。
临床试验注册
NCT03284307。部分内容摘录
参与者
参与者参与了“理解意识连通性与术中无反应性研究”（UN-conCIOUS，NCT03284307）。该研究已报告了参与者的详细信息以及右美托咪定的给药方案。3尽管该研究主要关注静息状态数据，但在这里我们分析了在同一时间段内记录的异常刺激数据。参与者为18至32岁的健康年轻人，均无麻醉禁忌症。
预测误差反映在头皮脑电图振幅中
在清醒状态下，额中央区域的EEG活动越负，PE2值越高，其中Cz电极附近的负相关系数峰值出现在150毫秒左右（P<0.001）。平均t值为24.0（中位数24.7，标准差3.9），平均β值为-1.85（中位数-1.72，标准差0.68）。负相关簇出现的最早时间为70毫秒，最晚时间为259毫秒。正相关系数主要出现在枕部区域，且峰值出现在较晚的时间点。
讨论
基于现有的皮层-丘脑模型，26我们假设如果高级丘脑参与了与预测误差相关的惊讶反应的传播，那么整个大脑中将会出现同步的共激活波。35我们的研究结果支持了这一观点：面对更令人惊讶的刺激时，大脑各区域的神经活动会同时增加。这一点通过两种方式得到了证实。首先，我们观察到预测误差导致的峰值潜伏期变异性减小。
作者贡献
研究启动：RDS
研究设计：RDS、YS、MIB、RL、RAP
数据收集：CPC、RDS、SM、ST
右美托咪定给药：WF、RDS
数据分析：JW，结合了LW、RDS、YS、MIB、RL、RAP、EM、BM、MS的意见
手稿撰写：JW，所有作者共同参与
资助
威斯康星大学和美国国立卫生研究院的麻醉学系（资助编号1R01NS117901-01，授予YS和RDS）；BSF（资助编号2021328，授予AR和YS）。
利益冲突声明
RDS是《英国麻醉学杂志》（British Journal of Anaesthesia）的编辑。AR是美敦力（Medtronic）和Neuroindex的顾问，并为默克雪兰德（Merck Sharp & Dohme，MSD）举办了网络研讨会。其他作者均无需要声明的利益冲突。
