原文链接：https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2025.121193

意识研究的核心挑战之一是理解麻醉药物如何影响大脑的神经活动。丙泊酚作为一种常用麻醉剂，其诱导的无意识状态与大脑复杂性和连接性的改变密切相关。

由首都医科大学宣武医院遇涛教授、舒伟副教授团队，联合燕山大学、北京师范大学及美国密歇根大学等多个研究机构共同完成的“The changes in neural complexity and connectivity in thalamocortical and cortico-cortical systems after propofol-induced unconsciousness in different temporal scales”论文研究，于2025年4月7日在《NeuroImage》期刊（IF=4.7 JCR Q1）发表。

该研究利用立体脑电图技术，系统分析了丙泊酚麻醉诱导的无意识状态下，丘脑-皮层及皮层间系统在不同时间尺度上的神经复杂性和功能连接变化。研究表明，丙泊酚显著降低了大脑皮层的神经活动复杂性，同时在不同时间尺度上对功能连接和方向性信息传递产生差异化影响。这一发现不仅深化了对麻醉意识消失机制的理解，也为多尺度神经动力学研究提供了重要参考。

本文章由首都医科大学宣武医院神经外科遇涛教授、舒伟副教授，燕山大学梁振虎教授为本文共同通讯作者。

关键词：立体脑电图、丙泊酚、无意识状态、丘脑皮层系统、皮层间连接、神经复杂性、功能连接、方向性信息流；

本文研究结果表明，丙泊酚诱导的无意识状态会导致丘脑-皮层系统神经活动发生显著改变，主要体现在以下方面：

01神经复杂性显著降低

丙泊酚诱导无意识状态导致大脑皮层（前额叶和颞叶）的PE在所有时间尺度（τ=4、8、16 ms）上均显著降低，表明神经活动复杂性下降。值得注意的是，丘脑区域在大时间尺度（τ=32 ms）上保持了原有的复杂性水平。这种差异提示丙泊酚对丘脑和皮质的抑制作用存在选择性，丘脑可能保留了部分信息处理功能。

02功能连接性的区域特异性改变

研究发现功能连接性呈现两种显著变化模式：

● 区域内连接增强：所有脑区（前额叶、颞叶、丘脑）内部的功能连接性（PMI）在麻醉后显著增加

● 区域间连接变化多样：前额叶-丘脑连接在中等时间尺度（τ=8、16 ms）增强，而丘脑-颞叶连接保持稳定。大尺度（τ=32 ms）下仅前额叶-颞叶连接显著增强

03信息流动的方向性重构

方向性连接分析揭示了三个关键发现：

● 时间尺度依赖性：小尺度（τ=4 ms）下所有脑区间的信息流均减弱，而大尺度（τ=16、32 ms）下信息流增强

● 层级结构改变：无意识状态下出现从前额叶/丘脑向颞叶的"自上而下"信息流优势

● 功能平衡打破：丘脑-颞叶系统的双向平衡被破坏，但前额叶-丘脑回路的平衡得以保留。

04多尺度动态的临床意义

这些发现支持"意识产生于多尺度神经动态整合"的理论：

● 快速时间尺度（τ=4 ms）的变化可能反映感觉信息处理的阻断

● 慢速尺度（τ=32 ms）的保留提示某些基础节律活动的持续性

● 丘脑复杂性的保持与其作为意识"闸门"的功能定位一致

该研究为理解麻醉意识消失的神经机制提供了新视角，提示未来意识监测技术应整合多尺度指标。研究局限包括样本均来自癫痫患者，未来需要在健康人群中验证这些发现。

第一作者

梁振虎

燕山大学自动化系系主任

教授 博士生导师

河北省杰青

研究方向为多模态的信息处理、意识状态评估和多模态脑状态监测，深度学习在脑功能监测中的应用等。主持和结题国家自然基金4项，河北省杰出青年基金1项，河北省优秀青年基金1项，河北省重点研发项目1项，博士后自然科学基金2项。在Anesthesiology, British Journal of anaesthesia, Neuroimage, IEEE JBHI，IEEE TBME, 《中国科学》，《科学通报》等国内外期刊发表论文60余篇，获批发明专利10余项。主持设计了EEG-fNIRS联合的麻醉意识状态监测系统用于临床意识状态和康复评估。

共同通讯作者

遇涛

首都医科大学宣武医院

神经外科副主任 主任医师

教授 博士生导师

功能神经外科中心 副主任

北京功能神经外科研究所 副所长

重点研究难治性癫痫的手术与神经调控治疗。以第一作者/通讯作者在Brain、Annals of Neurology、Advanced Science、Epilepsia等国内外专业期刊发表论文70余篇，主持国家自然科学基金面上项目2项、科技创新2030—“脑科学与类脑研究”项目课题、北京市自然基金委-市教委联合基金、北京市科委项目等多项研究。中国抗癫痫协会（CAAE）常务理事，CAAE谭启富癫痫外科术前评估与手术技术专业委员会副主任委员，CAAE教育工作专业委员会副主任委员，北京抗癫痫协会常务理事、副会长，中国人体健康科技促进会神经调控与功能修复专业委员会副主任委员。

共同通讯作者

舒伟

首都医科大学宣武医院

神经外科 副主任医师 副教授

中国人体健康科技促进会神经调控与功能修复专委会副秘书长。舒活神经，重建功能，“Rejuvenate Neural Pathways, Reconstruct Function”；2002年-2014年 首都医科大学学士（临床医学）、硕士及博士（神经外科）；2010年-至今 首都医科大学宣武医院神经外科 - 功能神经外科中心（北京功能神经外科研究所）。研究方向：功能神经外科（运动功能障碍、神经病理性疼痛、癫痫等）。