如果眼前摆放着一块香喷喷的奶酪，小老鼠通常会兴冲冲地奔向美味。但如果奶酪旁有一只凶相毕露的猫呢？小老鼠会做出怎样的选择？它的大脑内经历了怎样的“风暴”？如今，大脑发生“风暴”的特定区域，已经被科学家重点标记并反复验证——
不久前，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所研究员朱英杰与美国斯坦福大学生物系教授陈晓科合作发现，大脑存在一个动态评估外界信息重要性的关键脑区——丘脑室旁核（PVT），该脑区能够在不同环境和生理状态下评估事件的重要性，从而帮助我们做出恰当选择。
他们利用光遗传学技术结合电生理和光纤记录技术首次发现，在小鼠大脑中，存在一群神经元能够编码外界信息的重要性（即“生物学显著性”）。这些位于大脑中部PVT脑区的神经元活动，能够反映外界刺激的重要性，并且随内在生理状态和外部环境而动态变化，从而控制学习能力。该研究成果已以长文形式发表于国际顶级期刊《科学》杂志。
“判断信息的重要性是一个高级的大脑功能，它能够帮助人们更好地适应环境，也控制着人们的注意力和学习能力。这一发现为人们未来研究如何提高大脑的认知和学习能力奠定了重要基础，对普通人群和脑疾病患者的认知与治疗均具有突破性意义。”朱英杰表示。
大脑中存在对信息重要性进行评估的脑区
每时每刻，我们都会接受大量信息的“轰炸”，为何你会从海量信息中提取出最重要的信息，并据此做出反应？
“这是大脑信息处理面临的一个基本问题。”朱英杰表示，此前，国际科学界普遍认为PVT调控负性情绪，但他们针对同一脑区，通过实验论证颠覆性提出——PVT动态编码事件重要性的概念。
“这项重要研究拓展了我们对丘脑功能的认识，发现了影响学习和记忆的重要神经机制。该工作将引起脑认知和脑疾病研究领域的广泛关注，并吸引更多研究者探索PVT这一重要脑区的功能。”美国三院院士、斯坦福大学终身教授罗伯特·马伦卡评价道。
研究中，科研人员首先训练小鼠进行嗅觉巴甫洛夫条件性学习，将不同气味刺激与奖赏（水）或者惩罚（吹气）偶联起来，随后他们发现，位于大脑中部的PVT神经元能够被重要事件所激活，无论是奖赏还是惩罚性刺激。科研人员还发现，小鼠对气味的反应也很耐人寻味——他们首次为小鼠呈现了小鼠不喜不厌的中性气味，如果是第一次呈现该气味，则能够激活PVT；但如果该气味反复出现，并且没有伴随任何后果时，PVT反应逐渐消失；当该气味与奖赏或惩罚偶联起来时，PVT又能被激活。此外，PVT被激活的幅度也能反映刺激的强度——两滴水的奖赏比一滴水的奖赏能够更好地激活PVT。
“这是首次发现在丘脑中存在能反映外界刺激重要性的神经元。”论文通讯作者陈晓科表示。
在活动中的动物身上开展多通道电生理记录技术应用实验，对于朱英杰来说是第一次。2016年，在实验初期，他遇到了不少技术难题，比如小鼠运动时带来的电噪音太大，等等。因此，他不得不跑到其他实验室求教，还走了一些弯路，才逐一攻克难题。
“此项研究十分复杂而精巧，研究结果表明，丘脑的一个特殊核团——丘脑室旁核，在追踪外界刺激的显著性方面发挥着重要作用。而大脑正是利用这些信息来学习如何衡量外界刺激，并对某些刺激采取忽略或避免。”罗伯特·马伦卡说，此前人们一直认为，丘脑主要参与处理环境中的感觉刺激，国际科学界对PVT的研究多与焦虑、恐惧、抑郁等负面情感有关，而这项研究论述了丘脑如何在不同形式的学习记忆过程中发挥关键作用。由此可以预见，许多常见的脑疾病很可能也涉及了丘脑室旁核的功能异常，如药物成瘾和抑郁症等。
