全局非平衡皮层动力学将与瞳孔相关的中等水平唤醒状态与人类最佳任务表现联系起来

持续性的脑状态波动在很大程度上由调控唤醒的神经调质所驱动，并塑造了感觉输入的加工方式以及决策的形成方式。在本研究中，我们结合药理学操控与作为唤醒代理指标的瞳孔测量，考察了整体皮层状态动力学如何与知觉敏感性相关。我们将受热力学启发的 INSIDEOUT 框架应用于两个视觉辨别任务中的脑电图（EEG）记录，这些任务分别在安慰剂、阿托莫西汀（去甲肾上腺素能增强剂）和多奈哌齐（胆碱能增强剂）干预条件下完成。INSIDEOUT 通过计算神经活动中的时间不可逆性，量化大脑内部功能层级结构的强度。逐试次的整体不可逆性随瞳孔指标所表征的唤醒水平线性增加，并与知觉敏感性呈现非线性的倒 U 型关系，而在不同药物条件之间未表现出差异。非线性中介分析表明，时间不可逆性能够解释瞳孔相关唤醒与知觉敏感性之间关联中的显著部分。在较低唤醒水平下，刺激前不可逆性的增加提高了知觉准确性；而在较高唤醒水平下，刺激前与刺激后不可逆性表现出不同的效应。这些结果在内在全脑动力学与知觉决策之间建立了联系，表明与神经调质相关的唤醒会调节皮层状态，并进而调控知觉表现。更广泛地说，这些结果为理解唤醒如何重构神经系统的整体动力学提供了新的视角。

持续的脑状态波动在很大程度上受唤醒相关神经调质的驱动，并塑造感觉输入的加工方式以及决策的形成过程。在此，我们结合药理学操控与作为唤醒代理指标的瞳孔测量，考察全局皮层状态动力学如何与知觉敏感性相关。我们将受热力学启发的 INSIDEOUT 框架应用于两项视觉辨别任务中的脑电图（EEG）记录，这些任务分别在安慰剂、阿托莫西汀（去甲肾上腺素能增强剂）和多奈哌齐（胆碱能增强剂）条件下完成。INSIDEOUT 通过计算神经活动的时间不可逆性，量化脑内功能层级结构的强度。以试次为单位的全局不可逆性随瞳孔指标表征的唤醒水平呈线性增加，并与知觉敏感性呈非线性的倒 U 型关系，同时在不同药物条件之间未显示出差异。非线性中介分析表明，时间不可逆性能够解释瞳孔相关唤醒与知觉敏感性之间关联中的显著部分。在较低唤醒水平下，刺激前不可逆性的增加会提高知觉准确性；而在较高唤醒水平下，刺激前和刺激后不可逆性则表现出不同效应。这些结果将内在的全脑动力学与知觉决策联系起来，表明与神经调质相关的唤醒会调节皮层状态，并进而调控知觉表现。更广泛地说，这些结果为理解唤醒如何重构神经全局动力学提供了新的视角。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.02.729595v1?rss=1

🏷️ 皮层动力学 唤醒水平 瞳孔测量 脑电图 知觉决策 时间不可逆性