2024年6月28日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室-张鸣沙课题组，与中国人民解放军总医院神经外科赵虎林团队合作，在国际期刊《NeuroImage》在线发表了题为“Intracranial neural representation of phenomenal and access consciousness in the human brain”的研究论文。该研究通过新的视觉意识范式和立体定向脑电记录，首次提供人脑颅内证据检验了意识研究中一个重要假说：即“人脑内可能存在两种不同的意识的神经相关物，分别表征现象意识（phenomenon consciousness）与取用意识（access consciousness）”。

经过30多年的广泛研究，意识研究领域在探索意识的神经相关物（NCC）方面有了令人印象深刻的进展。然而，关于时空分布各异的意识相关神经活动在意识感知中的作用，仍存在争议。基于实验发现（例如有意识条件下脑电图中早期负波和晚期正波的增强），一个有影响力的框架认为，意识相关神经活动可以分解为两个不同的意识过程，即现象意识（体验内容本身，不包含额外的认知过程）和取用意识（可供大脑认知系统全局使用的信息内容）。然而，这一框架主要得到了不同范式下差异性神经活动的支持，但没有在单一范式下、采用具有更多信息的颅内记录进行检验。          

在本研究中，研究者采用了一种新的视觉意识任务，并将之应用于脑内植入了电极的癫痫患者。在患者执行任务时候，研究者记录了局部场电位（LFP）。总体而言，研究者发现视觉意识相关活动的潜伏期呈双峰分布，除外侧前额叶皮层（lPFC）外，潜伏期短和潜伏期长的记录部位在位置上基本分离。lPFC中短潜伏期和长潜伏期的混合表明其在连接现象意识和取用意识方面的关键作用。然而，这种分离并不是像之前提出的那样简单地通过中央沟来划分。此外，在4名双侧前额叶皮层植入电极的患者中，早期意识相关活动仅限于对侧，而晚期意识相关活动则出现在两侧。最后，格兰杰因果关系分析表明，意识相关信息从早期站点流向晚期站点。这些结果首次提供了现象和取用意识的神经相关物的颅内证据，为理解人脑中NCC的时空动力学提供了新的线索。

图1. A.实验范式, B.行为结果, C.记录电极位置

图2. A.示例早期和晚期视觉意识相关活动；B-D.单个受试者水平及群体水平视觉意识潜伏期的早/晚双峰分布

图3. A-B.早期和晚期意识相关活动涉及不同脑区

图4. 早期与晚期意识相关活动在大脑半球间偏侧化

图5. B-C早期和晚期活动之间的功能连接和信息流

张鸣沙课题组博士生房泽鹏、中国人民解放军总医院党圆圆主治医师为论文共同第一作者；北京师范大学张鸣沙教授、中国人民解放军总医院赵虎林主任医师为共同通讯作者；北京师范大学李小俚教授、清华大学赵千川教授对本研究做出重要贡献。该研究得到了科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金等资助。

论文信息：

Fang, Z., Dang, Y., Li, X., Zhao, Q., Zhang, M.*, & Zhao, H*. (2024). Intracranial neural representation of phenomenal and access consciousness in the human brain. Neuroimage, 297, 120699. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2024.120699