西北师范大学联合北京大学、上海交通大学发表全球首篇OPM-MEG意识研究文章

 

当我们看到一只猫、一辆汽车时，大脑中究竟是如何产生“意识”的？长期以来，前额叶皮层一直被认为是意识形成的重要脑区。然而，近年来越来越多研究发现，前额叶活动可能并不直接反映意识本身，而更多与决策、报告和元认知等高级认知过程相关。由于绝大多数意识研究都要求被试主动报告自己的知觉体验，因此前额叶究竟是意识产生的“核心节点”，还是意识后的“报告系统”，至今仍是意识科学领域最具争议的问题之一。

 

近日，西北师范大学心理学院丁小斌教授团队联合上海交通大学心理学院叶铮教授，在国际期刊《Consciousness and Cognition》发表研究论文《Report-modulated prefrontal activity and consistent posterior representations during conscious visual perception》。该研究基于原子磁强计脑磁图（OPM-MEG）技术，结合报告（report）与无报告（no-report）视觉掩蔽范式，系统揭示了视觉意识加工过程中大脑活动的时空动态特征，并探讨了前额叶与后部感觉皮层在意识形成中的不同作用。其核心发现与2025年《Nature》报道的SQUID-MEG研究结果高度吻合^[1]。

 

研究发现，无论是否需要报告，意识相关活动都最早出现在后部视觉皮层。源定位结果显示，枕叶在刺激后约60 ms出现显著活动，随后颞叶在约70 ms开始参与加工。而且这种早期活动在 report 与 no-report 条件下高度一致（图2）。这一结果表明，意识相关信息的初始加工主要发生在后部感觉皮层，并不依赖于被试是否需要对知觉内容进行报告。

与后部皮层不同，前额叶表现出了明显的任务依赖性。在 report 条件下，研究者观察到持续而广泛的顶叶、前额叶和扣带回激活，形成典型的前额叶-顶叶网络。然而在 no-report 条件下，前部脑区未出现显著激活（图2）。这一发现提示，前额叶活动可能与意识内容的报告、决策和元认知过程相关。

除了分析脑活动强度，研究团队还进一步利用机器学习方法，探究不同脑区究竟编码了什么信息。结果显示，在 report 和 no-report 两种条件下，枕叶和颞叶均能够稳定区分“有刺激”与“无刺激”，同时还能可靠解码“动物”和“物体”等类别信息。相比之下，前额叶中的类别信息解码仅在 report 条件下出现，在 no-report 条件下则不再显著（图3）。这一结果表明，后部感觉皮层不仅参与意识相关信息的早期加工，还能够持续稳定地表征意识内容。这一发现与2025年发表于《Nature》的SQUID-MEG研究报道一致^[1]。

研究团队进一步分析了不同脑区之间的功能连接变化。结果发现，在意识可见条件下，大脑会出现显著增强的 α 频段功能连接。一方面，后部视觉皮层内部连接显著增强；另一方面，前后脑区之间的长程连接也明显增强。即使在 no-report 条件下，这种网络增强效应依然存在（图4）。这说明意识伴随着多个脑区之间的大尺度协同加工。

长期以来，前额叶是否是意识产生的必要脑区，一直是意识科学领域最重要的争议之一。本研究结合高时空分辨率的OPM-MEG技术与无报告实验范式发现：后部感觉皮层能够稳定表征意识内容；前额叶活动受到报告任务显著调节；意识加工伴随着大尺度脑网络动态整合。特别是在意识内容解码方面，本研究利用国产OPM-MEG系统获得了与2025年《Nature》发表的SQUID-MEG研究高度一致的结果^[1]。这种跨平台的一致性不仅进一步支持了当前关于意识神经机制的理论观点，也表明国产OPM-MEG已经能够胜任复杂高级认知功能研究，在神经信息解码能力方面达到SQUID脑磁图系统，甚至更优。这些结果为理解意识的神经基础提供了新的证据，也为当前关于意识理论的讨论提供了重要参考。