序列视觉刺激增加视觉皮层的高频功率

为何快速脑节律重要

我们的脑内充满微弱的电节律，帮助神经细胞相互交流。一些研究者希望通过精确时序的光闪烁来调节这些节律，从而支持脑功能，例如在与记忆丧失相关的疾病中。该研究探索了一种在屏幕上呈现光模式的新方法，以更有效地驱动负责视觉处理的大脑区域中的超快脑活动。

一种新的闪光方式

以往大多数实验使用的是整个屏幕同时明暗的简单闪烁灯光。这种方法对较慢的脑节律有效，但大脑的连线结构天然会衰减非常快的信号，像一个低通滤波器更容易让慢波通过。作者们探讨是否可以通过不仅改变屏幕闪烁的速度，还改变每一刻屏幕上闪烁的位置，从而克服这一限制。

为眼睛构建移动模式

研究团队制作了不会同时在整个屏幕闪烁的棋盘格图案。相反，图像被切成楔形和条带，依次在放置于小鼠面前的弯曲屏幕上点亮。每个微小区域仅出现几毫秒，随后模式移动到相邻区域，在动物的视野上扫过后再重复。通过调节分区数量和屏幕刷新率，研究者可以控制视网膜上每个点被再次访问的速度，以及相邻点在时间上关联的紧密程度。

监听数千个脑细胞

为观察视觉皮层的反应，作者使用了Neuropixels探针，这种微小的多传感电极可以同时记录来自多个层次和位置的脑组织信号。他们同时记录了单个神经元的峰放电以及反映众多细胞联合活动的较慢局部场电位。记录在清醒且头部固定、被训练在观看一系列视觉模式（包括标准全场闪烁、移动条带以及新的序列模式）时的小鼠身上进行。

慢速重复带来的快速功率

关键度量是视觉皮层在100到190赫兹之间的超高频段中出现了多少功率。序列模式可靠地在与受刺激视野部分相匹配的特定区域增强了该快速频段的功率。横向插入跨越宽广视觉皮层范围的探针显示，这些高频增强可以延伸数百微米的组织。值得注意的是，重复率较低的模式——即每个屏幕位置被较少频率但稍长时间的闪光再次访问——比重复率更高的模式引发了更强的高频功率，并使神经元放电的时序更一致。

与经典闪烁的比较

当作者测试更传统的视觉刺激，例如交替的全场棋盘格和移动条带时，确实观察到中频伽马节律（高达约60赫兹）有温和增加。然而，这些经典模式并未像序列刺激那样在100到190赫兹区间产生相同强烈且局部化的增强。这表明屏幕相邻区域间的空间排序和时间偏移是将视觉皮层推向更高频活动的关键成分，超出了均匀闪烁所能达到的范围。

这对未来疗法可能意味着什么

对非专业读者而言，主要结论是光如何以及在哪里在我们的视野上闪烁，会改变快速脑节律的参与方式。通过在相邻视点上按序列点亮而不是同时点亮所有区域，这项小鼠研究表明可以在视觉脑区增强超快电活动，尽管大脑倾向于衰减此类信号。从长远看，类似的想法或可在人体中进行改编和测试，甚至推广到听觉和触觉，开启通过非侵入性方式影响与感知和认知相关脑节律的新途径。

引用: Keil, J., Hernandez-Urbina, V., Vassiliou, C. et al. Sequential visual stimuli increase high frequency power in the visual cortex. Sci Rep 16, 15228 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-52253-9

关键词: 视觉皮层, 脑节律, 伽马振荡, 感觉刺激, 小鼠神经科学