聚焦脑科学前沿 | “瓯江生命健康”百川大讲坛 解码注意力与动机记忆的神经奥秘

朱俊：解码注意力的大脑“芯片式”运行逻辑

朱俊教授以注意力如何在大脑嘈杂的神经信号中筛选出重要信息为切入点，系统介绍其团队的前沿发现。他指出，大脑注意力功能的实现遵循一套“三级选择架构”：从每秒约10亿比特的感觉输入中，通过丘脑－皮层中继核团的初步筛选、皮层柱内上下行信号的整合，再到前额叶通过稀疏的高增益神经元群体对行为相关信息进行放大，最终仅有约50至100比特的信息能被清晰感知。这一高达10⁷倍的信息压缩，依赖于皮层中少量PC和ENG细胞构成的类似芯片的功能模块。

朱俊教授团队利用自主研发的基因编码传感器实现单突触精度检测，发现基线时递质释放高度局域化（约20微米），容积传递仅在强烈激活或再摄取受阻时出现；相邻突触释放概率差异极大，体现功能独立性。此外，他们注意到内侧内嗅皮层网格细胞的空间导航依赖于不同输入在约125毫秒窗口内的精确整合，与注意力筛选架构原理相通，共同体现大脑模块化、并行、高能效的运算特征。

董岩：动机性记忆的时间编码与行为预测

董岩教授以跳远前的助跑为比喻开场——在跳远中，动机性行为包含情绪准备、姿态调整、加速等一系列预备动作，最终导向起跳这一目标行为。为解析此过程，其团队训练小鼠进行蔗糖自我奖赏（sucrose SA）任务，系统解析了从动机参与到行动执行的神经动态编码，通过钙成像追踪伏隔核等脑区中纹状体棘状投射的数百个神经元活动。

董岩教授团队研究发现，伏隔核等动机回路中存在三个功能分离的中等多棘神经元（MSN）集群，且由D1型和D2型MSN差异构建。这些集群在奖励获取前呈现精密的序列激活模式：最早一组在行动前约5秒启动，负责动机参与与行为准备；第二组在约2.5秒前达到峰值，驱动运动启动并抑制环境分心；第三组则在奖励消费时刻活跃，完成结果评估。时间轴上依次展开为“动机参与—运动启动—分心抑制—行动—消费”的完整行为链条。

尤为关键的是，两个按压前集群的活动模式均能预测即将到来的杠杆按压行为，且光遗传学实验证实二者的协同活动是成功执行动作的必要条件——在关键时间窗口抑制任一集群均可显著降低行为成功率。进一步分析显示，成功试次中神经群体活动沿低维流形确定性推进，逐步收敛至稳定的“行动就绪”状态；而失败试次则表现为轨迹分散或崩溃。

这一工作不仅量化了动机性记忆的时间编码结构，也为理解成瘾性药物如何通过诱导沉默突触成熟来“劫持”奖赏通路、驱动戒断后持续的觅药行为，提供了新的环路层面证据。

两场报告殊途同归：无论是注意力的三级筛选，还是动机行为的时间编码，都指向大脑作为高效、模块化、动态神经计算系统的本质。从单突触的稀疏释放到全脑网络的低维轨迹，神经科学正以前所未有的时空精度，破译行为背后的环路密码。

本次精彩讲座吸引了近百名师生到场，报告厅内座无虚席。互动环节气氛热烈，与会者围绕皮层微环路整合、神经元集群的因果作用等话题与两位教授展开了深入交流。