💡这项突破是什么?
意识障碍，例如植物状态和最小意识状态，是临床神经系统疾病诊治中的难题。患者能否恢复意识、何时恢复，一直是医生和家属最为关心的问题。由于意识障碍的病理机制复杂，患者临床表现差异巨大，精准评估预后并制定有效的治疗策略面临巨大挑战。
近日，中国科学院自动化研究所脑网络组研究中心联合首都医科大学附属北京天坛医院、北京大学、中国人民解放军总医院、杭州师范大学以及比利时列日大学等国内外多家单位，基于丘脑-皮层系统的神经动力学分析，揭示了意识障碍患者意识恢复的共性神经机制，为意识障碍的临床预后评估与治疗提供了全新视角。该研究以“Thalamic theta rhythmicity predicts recovery of consciousness from chronic disorders of consciousness”为题发表于Nature Communications。
丘脑Theta节律：意识恢复的“晴雨表”
研究团队采集了112名慢性意识障碍患者的颅内脑电数据，并对患者进行了长达3个月的跟踪随访，记录其意识恢复情况。通过分析患者丘脑核团的脑电信号，研究发现，丘脑Theta频段（4-8 Hz）活动的强度和稳定性与意识恢复密切相关。
根据丘脑Theta活动的特点，意识障碍患者可被分为三类：第一类患者丘脑Theta活动的强度和稳定性均较弱，这类患者意识恢复的可能性极低；第二类患者Theta活动强度较强但稳定性差，这类患者能够实现意识恢复，但恢复过程中会出现意识水平的波动；第三类患者Theta活动强度弱但具有较高的节律稳定性，代表了一类“隐匿恢复者”，这部分被诊断为植物状态的患者，虽然临床表现不佳，但其丘脑活动保留着恢复的“火种”，最终有过半数患者能够实现意识恢复。未来，有希望更精准地识别这些具有恢复潜力但被常规评估遗漏的患者，并为他们提供针对性治疗。
双路径机制揭示意识恢复的奥秘
研究团队通过构建神经网络模型，模拟了意识损伤与恢复的脑网络活动，深入探索了意识恢复的神经机制。研究发现，意识恢复可能存在两条不同的神经动力学路径。路径1先恢复神经输入强度，后恢复稳定性，对应上述第二类患者的典型特征；路径2则相反，先恢复输入的稳定性，后恢复强度，对应第三类“隐匿恢复者”的特征。这两条路径最终都有希望实现意识恢复，但经历的中间状态不同。该发现为国际主流的“ABCD”意识分级理论提供了关键证据，也为理解为何临床表现相似的患者会有不同恢复轨迹提供了新见解。有意思的是，本研究揭示的意识障碍恢复机制，与以前研究中发现的麻醉、睡眠等意识状态的切换过程具有高度的相似性，提示不同类型的意识改变可能遵循统一的神经变化规律。
临床应用前景广阔
该研究架起了从基础神经科学到临床应用的桥梁，不仅为高度异质性的意识障碍找到了统一的度量标准，更为临床个体化治疗策略提供了科学依据。基于丘脑Theta节律的统一度量，临床医生能够更准确地评估患者预后，制定个体化治疗方案。对于具有不同丘脑活动特征的患者类型，可以采取针对性的神经调控策略，提高治疗效果。同时，研究团队也正致力于开发非侵入式检测工具，旨在通过高密度脑电图等手段，无创评估丘脑活动状态，并基于人工智能技术构建预后预测系统，惠及更多意识障碍患者。
中国科学院自动化研究所博士研究生张浩然为论文第一作者。中国科学院自动化研究所研究员余山、首都医科大学附属北京天坛医院主任医师何江弘以及杭州师范大学、比利时列日大学教授Steven Laureys为论文共同通讯作者。首都医科大学附属北京天坛医院博士研究生葛芊芊、副主任医师徐珑、博士研究生庄禹童，北京大学教授吴思、博士研究生刘潇，中国人民解放军总医院主治医师党圆圆为论文的共同作者。该工作得到国家重点研发计划计划（2023YFB4706100、2022YFE0141300）、国家自然科学基金（82272118）、北京市自然科学基金（7232046）、加拿大卓越研究主席基金、欧洲生物医学研究基金、比利时国王鲍杜安基金会和国际心理健康基金的资金支持。
