屏状核-前扣带回通路受损参与人类思维空白(Mind Blanking)的发生

《Neurobiology of Aging》：Disruption of the claustrum-ACC pathway contributes to human mind blanking

　　

屏状核（Claustrum）是一个连接高度广泛的结构，被假设可协调意识体验，但其在人类中的作用仍不清楚。为解决此问题，研究人员前瞻性地研究了因临床指征行立体定向脑电图（Stereo-electroencephalography, SEEG）植入术的药物难治性癫痫患者，其电极轨迹经优化靶向屏状核。在8名受试者中，5例刺激左侧屏状核，3例刺激右侧。其中1例患者的左侧屏状核局灶性刺激可重复诱导持续性思维瞬时中止及行为反应减弱，符合思维空白（Mind Blanking, MB）。同步颅内记录显示前扣带回皮层（Anterior Cingulate Cortex, ACC）内出现位点特异性的神经活动抑制。基于机器学习的分析进一步证实，ACC各频段频谱衰减是刺激诱导思维空白可靠的生理电指纹。最后，1 Hz屏状核-皮层诱发电位识别出明确的屏状核-ACC通路。综上所述，这些发现表明屏状核-ACC通路参与 ongoing conscious thought（持续意识思维）的维持，该通路的破坏为思维空白提供了环路水平的机制解释。（ClinicalTrials.gov注册号：NCT06575413）

论文解读：屏状核-前扣带回通路受损参与人类思维空白(Mind Blanking)的发生

该研究由首都医科大学宣武医院神经内科团队完成，探讨屏状核（Claustrum）——这一被认为可能是"意识指挥者（conductor of consciousness）"的大脑深层灰质结构与人类意识内容及思维中断（即思维空白 Mind Blanking, MB）之间的因果关系及其神经环路机制。既往由于缺乏人类侵入性精准干预手段，屏状核在人类意识中的作用多停留在理论推测及个别病例报道，且重复性及机制不明。本研究利用药物难治性癫痫患者术前评估时植入SEEG（Stereo-electroencephalography，立体定向脑电图）电极偶然覆盖屏状核的临床契机，实施直接电刺激（Direct Electrical Stimulation, DES）并同步记录全脑皮层电活动，旨在明确屏状核功能及其参与意识瞬时缺失（MB）的环路基础。

主要关键技术方法

研究人员前瞻性纳入接受SEEG植入术的药物难治性癫痫患者，筛选标准为至少含一根电极触点覆盖屏状核、无严重认知障碍（MoCA≥26）且无近刺激区致痫灶。术后利用Lead-DBS及SPM12进行电极三维重建与解剖归一化（MNI空间），以Allen Brain Atlas界定屏状核边界。在患者清醒状态下给予双极DES（50 Hz，3 s脉宽0.3 ms，电流0.5–6 mA递增，穿插假刺激），记录主观感受与行为反应。同步采集局部场电位（Local Field Potential, LFP）进行1–200 Hz带通滤波、去尖波伪迹及双极导联重参考。计算各频段（δ/θ/α/β/低γ/高γ）功率谱密度（Power Spectral Density, PSD）及刺激期相对基线的功率变化指数。采用交叉验证机器学习（ANOVA特征选择+惩罚逻辑回归，1000次置换检验）区分刺激与基线态。以单脉冲（1 Hz，4 mA）屏状核刺激诱发屏状核-皮层诱发电位（Claustrum-Cortical Evoked Potentials, CCEP），计算早期N1成分（10–50 ms）均方根（Root Mean Square, RMS）评估有效连接（Effective Connectivity）。

研究结果

3.1. Patient data and electrode placement

8例患者（5左/3右屏状核刺激）完成研究。仅患者3（电极位于左侧屏状核MNI坐标[-35.57, -3.81, 5.59]）在刺激中出现可重复的MB，其余7例同部位刺激未引致意识内容改变。

3.2. Behavior changes evoked by claustrum stimulation

患者3接受12次主动刺激及4次假刺激。电流≥1.0 mA时全部诱发MB：0.5 mA无症状；1.0–1.5 mA诉"发呆、思维变空"伴反应稍慢；≥2.0 mA诉"脑子完全空白"且对言语无反应，刺激后无法回忆（顺行性遗忘）。呈明确的剂量依赖性梯度。

3.3. Electrophysiological changes during stimulation

同步记录14个皮层位点LFP，仅同侧ACC在刺激强度≥1.0 mA时出现时间锁定的、位点特异性宽带（特别是δ、θ、α频段）功率抑制，0.5 mA及非ACC区无此现象。

3.4. Machine learning-based analysis identifies ACC spectral suppression during claustrum stimulation

提取各皮层触点六频段功率构建84维特征集，机器学习模型判别刺激态 vs 基线态的AUC达0.86±0.06，最重要判别特征均为ACC的δ/θ/α频段功率下降，证明ACC频谱抑制是屏状核刺激引发MB的可靠电生理标志物。

3.5. Claustrum-cortical effective connectivity profiles

单脉冲刺激屏状核所获CCEP显示，同侧扣带回亚区（supACC、subACC、MCC）及岛叶存在显著早期负向N1成分（p<0.05），而额下回及对侧ACC无显著响应，证实存在强效的屏状核→同侧ACC单向有效连接。结合DES结果，提出模型：屏状核局灶刺激暂时阻断屏状核→ACC投射，致ACC活动抑制，进而中断持续意识思维流，产生可逆性MB。

讨论与结论

研究人员指出，本研究提供了第二例人类屏状核DES诱发明确意识内容缺失（MB）的因果证据，并通过同步颅内记录锁定ACC抑制为该现象的特异性神经关联。MB不同于心智游荡（Mind-wandering）及失神发作，其特征为主观报告"思维完全空白"伴行为反应降低。既往fMRI/EEG仅能相关性提示MB与广泛皮层去激活有关，本研究首次在环路水平揭示屏状核-ACC通路的关键作用：CCEP证实二者存在强有效连接；DES致该通路暂时功能紊乱时ACC出现特异性抑制；机器学习确认ACC低频功率衰减可预测MB发生。ACC参与认知控制、内感受觉知及意识内容维持，其活动受屏状核调控，屏状核-ACC通路的瞬时中断可能是自发或诱发MB的共同机制。仅1/8患者出现MB提示屏状核内部亚区及所投射特定皮层网络（尤指至ACC的投射）的选择性招募是必要条件，非所有屏状核位点刺激均可产生同等效应。局限性包涵单例阳性、电流可能扩散至邻近岛叶/最外囊、未系统测试选择性注意及需更大样本双侧采样验证。综上，屏状核-前扣带回皮层（Claustrum-ACC）通路对维持持续意识思维至关重要，该通路的功能性 disruption 是思维空白（Mind Blanking）发生的环路机制。

（发表于《Neurobiology of Aging》）