脑动力学在意识转变过程中表现出尺度依赖的可逆性

意识是一种动态的脑状态，然而，进入无意识和脱离无意识过程背后的系统层面机制仍然知之甚少。目前尚不清楚，在意识丧失（LOC）和意识恢复（ROC）过程中，神经动力学是否只是沿着相同轨迹简单回溯，还是会在多个空间尺度上遵循不同路径。在本研究中，我们在大鼠分级异丙酚麻醉过程中，同时测量了局部电生理、全脑功能磁共振成像以及瞳孔动力学，以刻画从局部回路到全脑网络的意识转换过程。我们发现，局部场电位、区域BOLD反应以及成对功能连接在LOC与ROC之间表现出总体上可逆的变化。相比之下，全局脑组织在这两种转换过程中呈现出不同且不对称的模式，这一点在行波传播、低维网络轨迹以及图论分析中均得到了持续一致的揭示。重要的是，瞳孔动力学与区域BOLD活动之间的全脑耦合在LOC和ROC过程中始终保持高度一致，这表明这些不同的全局轨迹不能简单地用神经调质张力差异来解释。综上，我们的研究结果揭示了尺度依赖的可逆性是意识转换的一个系统层面组织原则。这些结果表明，意识恢复是一个大尺度网络主动重组的过程，而不仅仅是麻醉抑制作用的逆转。

意识是一种动态的脑状态，然而，支撑进入和退出无意识状态转变的系统层面机制仍然知之甚少。目前尚不清楚，在意识丧失（LOC）和意识恢复（ROC）过程中，神经动力学是否只是沿着同一轨迹简单回溯，还是会在多个空间尺度上遵循彼此不同的路径。在本研究中，我们在大鼠分级异丙酚麻醉过程中，同时测量了局部电生理信号、全脑功能性磁共振成像以及瞳孔动力学，以表征从局部回路到全脑网络层面的意识转变。

我们发现，局部场电位、区域性BOLD反应以及成对功能连接在LOC与ROC之间表现出总体上可逆的变化。相比之下，全局脑组织在这两种转变过程中呈现出不同且不对称的模式，这一点在行波传播、低维网络轨迹以及图论分析中均得到了稳定一致的揭示。重要的是，瞳孔动力学与区域BOLD活动之间的全脑耦合在LOC和ROC期间始终保持高度一致，这表明这些不同的全局轨迹不能简单地用神经调质张力差异来解释。

综上，我们的研究结果表明，尺度依赖性的可逆性是意识转变的一项系统层面的组织原则。这些结果提示，意识恢复是一个大尺度网络主动重组的过程，而不仅仅是麻醉抑制作用的逆转。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.12.744449v1?rss=1

🏷️ 意识转换 异丙酚麻醉 脑动力学 功能磁共振成像 尺度依赖可逆性