西班牙马德里理工大学-IdISSC临床神经科学实验室及多家合作机构的研究人员近日发现，海马体中的快速高振幅振荡活动——即海马涟波——在不可预测刺激出现之前便显著增多，并对视觉皮层随后处理意外信息的方式产生直接影响。这一发现揭示了大脑如何在意外事件到来之前主动调整感知灵敏度的神经机制。相关成果已发表于《自然·神经科学》。
人类大脑持续对未来事件做出预测，这一机制既帮助我们高效处理熟悉的刺激，也使我们得以将注意力集中于意外或陌生的事件。海马体作为大脑的主要长期记忆中枢，被认为在基于过往经验进行未来预测方面发挥重要作用。然而，大脑为意外事件做准备的具体神经机制此前尚不清晰。
研究团队设计了一项专门探测海马体在可预测和不可预测刺激出现前后活动变化的实验。17名因癫痫治疗需要而在脑内植入电极的患者参与了这项研究，使研究人员得以对海马体及其他脑区的电活动进行直接的颅内记录。实验任务极为简单：屏幕上呈现四种彩色形状之一，参与者须按键指出出现的是哪种图形，整个任务对记忆能力没有任何要求。
研究发现，当参与者对下一张图片的预期不确定性较高时，海马体中的涟波活动频率显著增加，且这些涟波更多地发生在不可预测刺激出现之前而非之后，持续时间也更长。当涟波恰好在意外视觉事件出现前发生时，视觉梭状回皮层对该信息的反应既更强烈、也更迅速。
论文通讯作者、马德里理工大学Bryan A. Strange教授表示，海马涟波在不可预测视觉刺激流中被触发、且主要发生在不可预测刺激到来之前这一发现，是一个概念性的重大突破。"从计算角度来看，海马涟波似乎编码了预测不确定性，使大脑能够在预期即将到来的信息尤为重要时，为其赋予更大的权重。高效的学习不仅依赖大脑如何应对新信息，还取决于它为接收新信息做了多好的准备。"
Strange回顾了这项研究的起源：25年前他在攻读博士学位时开始研究海马体对意外事件的反应，此后与同事借助功能性磁共振成像确认了海马体对香农信息熵的响应，但由于功能性磁共振成像的时间分辨率有限，许多机制问题一直未能得到解答。此次颅内电极记录终于提供了足够的时间精度，使研究团队得以观察到涟波活动与意外刺激之间的精确时序关系。
研究人员指出，这一发现表明海马体的功能远不止于存储过去的记忆，它还能主动估计未来信息的价值，并据此调整其他脑区的感知灵敏度。阿尔茨海默病、帕金森病和精神分裂症等神经精神疾病患者往往伴随记忆障碍和对未来事件预测能力的下降，上述发现或可为理解这些疾病的认知损伤提供新的视角，并为开发相应的生物标志物和靶向神经调控策略奠定基础。
参考文献：Darya Frank et al, Human hippocampal ripples tune cortical responses based on predicted uncertainty, Nature Neuroscience (2026). DOI: 10.1038/s41593-026-02345-6.
编辑：王洪
排版：李丽
评论 (0)