顶叶皮层选择性控制前额叶神经时间尺度

大脑如何让想法短促或持久

每一刻，大脑都必须决定什么值得短暂关注，什么应当在心中停留更久。一阵突兀的颜色可能在瞬间吸引你的目光，而必须遵循的路标则需要持续保持在注意中。该研究探讨了两个脑区如何协同设定这些不同的“注意窗口”，揭示了大脑的一个区域如何延长或缩短另一区域中信号回响的持续时间。

注意核心中的两类时间特性

研究者聚焦于额眼场（FEF），这是一块参与控制眼动和视觉注意的灵长类大脑区域，以及与之配对的后顶叶皮层（PPC）。他们在两只恒河猴上用微电极记录了数百个FEF神经元的电性尖峰，动物平静凝视屏幕。有时屏幕上出现单个彩色方块；有时一个突出方块被许多干扰项环绕，产生经典的“弹出”效应。在刺激出现前，团队测量了每个神经元自发活动与其近期过去相似性的持续时间——这就是所谓的内在时间尺度。

快速反应者与稳定观察者

当他们绘制这些内在时间尺度时，FEF神经元呈现出两类明显分布。一类显示出非常短的时间尺度，约为几十毫秒，意味着它们的活动快速闪烁。另一类的时间尺度大约长四倍，表现为变化更慢、更加稳定的活动。这两类不仅在数值上不同；它们在深度上也有不同分布，短时间尺度神经元更靠近皮层表面，长时间尺度神经元则分布更深。这表明FEF至少包含两种电路构型，分别适合截然不同的时间角色。

快速与缓慢神经元的实际功能

接着，团队考察这些时间特性与神经元在视觉任务中“关心”的内容之间的关系。短时间尺度神经元在单一刺激出现在其偏好视区内时响应更强，尽管并非更早。它们在弹出项出现时也会产生短促、瞬时的增强。相比之下，长时间尺度神经元更擅长在数百毫秒内携带关于哪个位置视觉重要性的稳定信号，尤其在弹出条件下更为明显。当利用解码技术分析大量神经元时，快速神经元群体在短时间内精确定位刺激出现位置方面表现优异，而慢速神经元群体则更擅长随着时间维持关于显著目标的信息并区分其精确位置。

降低顶叶输入会重塑时间特性与注意

为检验PPC输入是否主动塑造这些时间模式，研究者暂时冷却了PPC的部分区域，使其活动沉寂但不损伤组织。在这种操控下，FEF神经元的内在时间尺度总体变长：活动变化变得更慢，仿佛局部回路转入更迟缓的工作模式。该效应对快速那一组尤为显著：它们的时间尺度增加远超过已经较慢的神经元。同时，神经元时间尺度与其表征视觉显著性能力之间的明确关联在很大程度上被打破。特别是，长时间尺度神经元携带关于弹出项的稳定高保真信号的能力显著削弱，尤其是在反应的后期持续时期。

这对注意力与思维有何意义

综上所述，这些发现表明，大脑的“注意网络”并非由单一时钟驱动。相反，FEF包含两套交织的神经元：一套专门用于快速、灵活的反应，另一套用于更慢、更持久的优先级信号。PPC帮助调谐这两类神经元——通过输入快速变化的信息保持短时间尺度神经元的敏捷性，并支持那些持有重要信息的长时间尺度神经元。当PPC输入被移除时，FEF活动变慢，对显著刺激的稳定追踪能力恶化。对普通读者而言，这意味着我们能够迅速注意到某事并然后将其保存在脑中，依赖于设定神经回响持续时间的脑区之间微妙平衡的对话。

引用: Soyuhos, O., Zirnsak, M., Chaudhuri, R. et al. Selective control of prefrontal neural timescales by parietal cortex. Nat Commun 17, 3687 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70326-1

关键词: 视觉注意, 眼眶额叶区域, 后顶叶皮层, 神经时间尺度, 显著性