大脑中有一个动态评估外界信息重要性的关键脑区:丘脑室旁核——

周末应该在家看书还是出去k歌？冬天快到了，是坚持健身还是涮个火锅？每天，人们都面临着数百种选择。过去，人们认为这种选择是理所当然的。

然而，美国斯坦福大学生物学教授陈小可和中国科学院深圳先进技术研究院脑研究所研究员祝英杰最近发现，丘脑(PVT)室旁核存在一个动态评估外界信息重要性的关键脑区3354。这个大脑区域可以评估不同环境和生理状态下事件的重要性，从而帮助人们做出适当的选择。

此前，国际科学界普遍认为，PVT调节焦虑、恐惧和抑郁等负面情绪。朱英杰等人的这一发现，通过实验论证颠覆了PVT动态编码事件重要性的概念，发表在10月26日的《科学》杂志上。

“这项重要的研究扩展了我们对丘脑功能的理解，发现了影响学习和记忆的重要神经机制。这项工作将在大脑认知和脑疾病研究领域引起广泛关注，并吸引更多研究人员探索重要脑区PVT的功能。”美国第三科学院院士、斯坦福大学终身教授罗伯特马伦卡对记者《中国科学报》评论道。

负责大脑“选择”的关键脑区

人们无时无刻不被海量信息轰炸。你为什么从中提取最重要的信息并做出相应的适当回应？

"这是大脑信息处理的一个基本问题."该论文的第一作者朱英杰说。此前，他曾在《自然》杂志上发表另一项研究成果，首次发现大脑中有一种新的神经通路，可以用来戒除毒瘾。发表于《科学》的工作是针对同脑区的突破，全面研究PVT的基本生理功能。

利用光遗传学技术结合电生理学和光纤记录技术，他们首次发现了小鼠大脑中一组可以编码外部信息(即生物学意义)的神经元的重要性。大脑中部PVT脑区的这些神经元活动可以反映外界刺激的重要性，并随内部生理状态和外界环境动态变化，从而控制学习能力。

“判断信息的重要性是一种高级的大脑功能，可以帮助人们更好地适应不断变化的环境，控制人们的注意力和学习能力。这一发现为今后研究如何提高大脑的认知和学习能力奠定了基础，对普通人和脑病患者的认知和治疗具有突破性意义。”朱英杰说。

研究人员通过小鼠嗅觉巴甫洛夫条件学习实验，将不同的气味刺激与奖励(水)或惩罚(吹气或电击)相结合，发现无论奖励和惩罚如何，PVT神经元都会被重要事件激活。

有趣的是，如果老鼠反复发出令人不快的中性气味而没有任何后果，PVT反应将逐渐消失。当气味加上奖惩，PVT可以再次被激活。此外，PVT激活的程度也能反映奖惩的刺激强度。

“这是科学家首次在丘脑中发现能够反映外界刺激重要性的神经元。”该论文的作者陈小可说。

抑制PVT可能会延缓“七年之痒”

朱英杰等人进一步发现，外界刺激的重要性不仅取决于刺激本身的物理特性，还与动物的内部生理状态和外部环境有关。

比如，饥饿时，老鼠“为天而食”；当它充满酒和食物时，食物的诱惑力会大大降低。看外部环境，即使一片诱人的奶酪放在饥饿的老鼠面前，如果一只猫在食物周围露出牙齿，老鼠也会抑制自己的食欲，先逃命。

他们通过光纤成像记录和单细胞电生理记录技术，从不同角度反复验证

此外，他们还发现，在PVT脑区，对预期奖赏的失败存在一种动态评估机制。如果一只老鼠每天都能在冰箱前找到一块奶酪，但有一天奶酪突然消失了，老鼠的“失落感”也会激活PVT。

然而，动物也有逐渐远离学习的能力，也就是说，如果它们习惯了没有奶酪，它们就会逐渐停止这种行为。就像夫妻的“七年之痒”，如果你一直习惯了对方的存在，PVT的反应就会趋于平淡。一旦有了外界的刺激，就有可能重新激活初恋的“心跳”。然而，研究人员还发现，抑制PVT活动会减缓小鼠的学习过程。这是否意味着我们也可能减缓“七年之痒”？

它有望用于类脑人工智能。

这是祝英杰首次对活体动物进行多通道电生理记录技术。老鼠的移动使电噪音太大，所以他不得不花一两个月的时间向其他实验室学习。

而且，由于他们从光纤记录技术起步，无法达到单细胞分辨率，他们又花了半年时间，用更高分辨率的电生理记录技术再次验证了这一现象。但正是这些努力，使实验设计更加精巧，工作更加系统。

“朱英杰等人报道了一系列非常漂亮的实验。这些优秀而令人兴奋的实验结果证明了PVT在编码显著性和控制联想学习效果方面的重要作用。在这篇优秀的论文中

中，实验设计得非常优雅，结果和展示都非常清楚。让读者在对这一神秘脑区功能的理解上迈出了重要的一步。”审稿人对文章作出一致高度评价。

近年来，脑科学研究正在从传统的“读脑”向“控脑”转换。朱英杰等的工作正是对PVT脑区的“读”与“控”。

通过调控PVT脑区的神经活动，他们发现该脑区神经元活性控制着小鼠的学习能力。当利用光遗传学技术抑制PVT活动后，偶联性学习的速率和效果都大大受损，表明PVT活动对学习能力的重要性。

“未来我们将进一步研究，可否通过增强PVT活动提高人们的注意力、增强学习能力，这将为转化应用打开一扇窗口。”朱英杰表示。

此外，研究大脑如何动态评估外界信息重要性的内在机制，也将为未来发展类脑智能，增强脑机融合，推动人工智能技术的跨越发展带来启发。