许涛/袁逖飞/徐鹏团队解码丙泊酚麻醉下的意识连接组 | Cell Press对话科学家

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2026-02-05 17:03发布于北京CellPress细胞科学官方账号

问AI · α频段顶叶连接为何成为意识丧失的“热点”？

医学

Medicine

2026年1月29日，上海交通大学医学院附属第六人民医院麻醉科许涛主任团队、上海交通大学医学院附属精神卫生中心袁逖飞教授团队与电子科技大学生命科学及技术学院徐鹏教授团队合作在Cell Press细胞出版社期刊Cell Reports Medicine发表了题为“Neurophysiological Connectomic Signatures of Consciousness during Propofol-Induced General Anesthesia”的研究。该项研究首次将高密度脑电图源定位、高时间分辨率及多频段功能连接性分析相结合，揭示了丙泊酚诱导的无意识状态下α频段顶叶-皮层下连接的动态变化。研究发现顶叶相关α频段功能连接的中断是麻醉诱导意识丧失的关键神经通路，为基于脑电图（electroencephalogram，EEG）的意识状态识别和个体化麻醉深度调控提供了新的理论基础和潜在生物标志物。这超越了以往仅关注皮层或静态连接性的研究，并为全麻状态下大脑状态的生物标志物提供了新的见解。论文上线当天，Nature也为这项工作发表了题为“Still conscious? Brain marker signals when anaesthesia takes hold” 的新闻^[1]。

全身麻醉的出现极大推动了现代医学的发展，使手术和检查变得舒适安全。每天有成千上万的患者接受全身麻醉，但全麻药物的作用机制仍未完全阐明。意识的维持与丧失机制一直是神经科学领域的核心问题，全麻诱导的可逆性意识产生与消退为这一核心科学问题的研究提供了极佳的模型。虽然行为反应仍是评估意识的主要依据，但脑电图提供的神经生理标记已被广泛用于研究意识状态，并用于麻醉深度监测。研究显示，大脑皮层如顶叶、额叶、颞叶和枕叶，以及丘脑和纹状体等皮层下结构，在意识状态维持中发挥关键作用，这些区域间的功能连接变化可能决定意识的丧失与恢复。

本研究纳入31例接受全麻的手术患者，采用高密度128通道脑电图（EEG）并结合源定位技术，系统分析丙泊酚诱导全身麻醉过程中大脑多区域的动态功能连接变化。研究涵盖患者清醒状态、麻醉诱导及全麻无意识状态，记录并分析连续脑电信号。重点关注皮层区域（额叶、颞叶、顶叶和枕叶）与皮层下结构（扣带回、岛叶、丘脑、海马和屏状核）及其相互之间的功能连接特征，并比较清醒与无意识状态下不同频段的脑网络变化，旨在揭示意识丧失的关键神经生理连接组标记，为临床麻醉深度监测与意识调控提供科学依据。

研究结果显示，丙泊酚诱导全麻调控的无意识状态表现为低频（δ、θ）网络连接显著增强，而α、β及γ频段的网络相位耦合明显减弱。提示，麻醉并非简单“关闭”大脑连接，而是引发了不同频段之间不均一的重构，这一过程可能与意识的可逆性转变密切相关。进一步的意识状态分类分析表明，α频段模型的识别性能优于其他频段，其中顶叶-皮层下、顶叶-枕叶及顶叶-颞叶的α频段功能连接是区分意识状态的关键特征，并在意识维持中发挥核心作用。

时变分析显示，在从清醒过渡至无意识的关键阶段，α频段中以顶叶为核心的相位锁时连接（包括顶叶–枕叶、顶叶–丘脑、顶叶–扣带回、顶叶–屏状核及顶叶–颞叶）在意识丧失前后迅速下降，提示其在意识状态转换中具有高度时间特异性。这一结果表明，α频段顶叶相关的皮层–皮层下及后部皮层连通性是反映意识丧失动态过程的关键神经机制，与顶叶作为“意识热点”及其整合功能决定意识状态的理论高度一致。在46名接受低剂量丙泊酚镇静患者的独立队列中，作者进一步验证了此前的发现。顶叶相关α连通性的降低是意识水平下降的稳定神经标记，对镇静过程中的细微波动不敏感，但对意识状态转换高度敏感，提示该连接中断可能是麻醉诱导无意识的关键通路，而非意识减弱的简单伴随现象。

作者专访

Cell Press细胞出版社特别邀请作者团队进行了专访，为大家进一步解读该项研究。

CellPress：

您的团队为何开展本研究？

许涛、袁逖飞、徐鹏：

全身麻醉诱导的意识丧失是一种高度可控且可逆的人类意识状态改变模型，广泛应用于临床手术与检查，但其神经机制至今仍未完全阐明。当前麻醉深度评估主要依赖行为反应和经验性指标，缺乏直接反映意识状态变化的明确神经生理标记，极端情况下可能导致术中知晓或过度麻醉等风险。意识的维持与丧失是神经科学的核心科学问题，而全身麻醉为在人体中研究意识可逆转变提供了独特窗口。揭示麻醉诱导意识丧失过程中关键脑区及其功能连接的动态调控机制，不仅有助于深化对意识神经基础的理解，也为发展更精准、安全的麻醉深度监测和意识调控策略提供重要科学依据。

CellPress：

您认为本项工作的亮点和重要发现是什么？

许涛、袁逖飞、徐鹏：

既往全身麻醉相关的脑网络机制研究多集中于皮层层面或静态连接分析，本项工作的亮点在于基于高密度脑电与源定位技术，同时纳入皮层及皮层下结构，从动态脑网络视角系统揭示了全身麻醉诱导意识丧失的关键神经机制。研究发现，丙泊酚诱导的无意识状态并非脑功能的整体抑制，而是表现为频段特异性的网络重构：低频连接显著增强，而α频段连接明显减弱。尤为重要的是，α频段中以顶叶为核心的皮层–皮层下及后部皮层功能连接在意识丧失关键时刻迅速下降，具有明确的时间特异性和状态判别能力，并在独立的低剂量镇静人群中得到验证，表明顶叶相关α连通性的降低是意识水平下降的稳定神经标记，该连接中断可能构成麻醉诱导无意识的关键通路，而非意识减弱的简单伴随现象。

CellPress：

您团队在该领域有哪些下一步的计划？

许涛、袁逖飞、徐鹏

首先，拓展术中与意识恢复过程的动态追踪。本研究主要聚焦麻醉诱导及意识丧失初期阶段，未来将把监测范围延伸至术中维持及意识恢复阶段，系统刻画意识从无到有的动态重建过程，从而与意识丧失阶段形成完整的闭环模型。

其次，结合多模态与侵入性神经记录技术以提高机制解析的精度。鉴于表面脑电图对深部皮层和皮层下结构的直接探测能力有限，未来研究将结合立体脑电图、颅内电极或其他多模态成像技术，对皮层–皮层下网络的关键节点和连接进行更精确验证，以增强对麻醉期间神经动力学机制的因果理解。

最后，扩大样本规模并提高人群异质性以验证稳健性与普适性。本研究在高度结构化条件下分析了相对同质的患者群体，后续将纳入不同年龄、不同手术类型及不同麻醉方案的人群，评估所发现网络标记在更广泛临床场景中的稳定性和泛化能力，为潜在的临床转化奠定基础。

参考文献

[1] Drew L. (2026). Still conscious? Brain marker signals when anaesthesia takes hold. Nature, 10.1038/d41586-026-00301-9. Advance online publication. https://doi.org/10.1038/d41586-026-00301-9

作者介绍

许涛

主任

许涛：上海交通大学医学院附属第六人民医院麻醉科主任，博士生导师，入选国家高层次人才，兼任中华医学会麻醉学分会青年学组副组长、上海市医学会麻醉学专科分会委员、上海市医学会疼痛学专科分会青年副主任委员、中国针灸学会针刺麻醉分会常委、中国药理学会麻醉药理专业委员会常委、中国医促会区域麻醉学分会委员兼工作秘书等。研究长期关注全身麻醉机制的临床与基础研究、疼痛生物学的基础及应用转化、人工智能麻醉交叉创新研究等，研究成果主要发表于Neuron、Cell Reports Medicine、Anesthesiology、Angewanadte Chemie等。主持国自然青A、科技部重点研发课题等项目。

袁逖飞

教授

袁逖飞：国家杰青，上海交通大学心理学院执行院长，国家精神疾病医学中心（上海市精神卫生中心）脑健康研究院执行院长、教授、研究员、博士生导师。研究方向为成瘾、抑郁等精神疾病的神经机制与干预。任中国神经科学学会应激神经生物学分会副主任委员兼秘书长、司法部戒毒管理局戒毒专家咨询委员会委员、中国神经科学学会青年工作委员会副主任委员、上海市神经科学学会青年创新工作委员会主任委员。获国家杰出青年科学基金等项目资助。中国科协青年托举工程入选者；香港大学脑与认知科学国家重点实验室访问教授、荣誉副教授；英国MRC基金、国家自然科学基金、国家公派留学基金评委；曾获得欧盟玛丽-居里基金会、欧盟EMBO基金会、英国牛顿Mobility学者基金等项目资助。以通讯作者在Nature Neuroscience、JAMA Psychiatry、Molecular Psychiatry、Science Advances、Biological Psychiatry等期刊上发表系列研究论文。担任Brain Behav Immun、Sci Data等期刊编委。

徐鹏

教授

徐鹏：电子科技大学生命科学与技术学院教授、博士生导师。国家优青、新世纪优秀人才计划，现任神经信息教育部重点实验室副主任，脑机接口与类脑智能四川省重点实验室副主任，中国生物医学工程学会医学神经工程分会副主任委员，四川省生物医学工程学会副理事长。致力于脑机交互、智能医学和类脑智能相关研究长达20余年。近几年承担国家自然基金重点、优秀青年基金、国际地区合作重点、科技创新2030（脑计划）在内的项目10余项。以第一/通讯作者，在包括Nature Communications, Science Advance, Nature Mental Health, IEEE TCYB/TMI/TNNLS等期刊发表论文150余篇，研制开发多个脑电分析处理、疾病评估、康复训练系统，被多个国际国内研究团队采用，并进行了临床应用。谷歌学术引用＞9000次，H指数52，入选全球前2%顶尖科学家。获全国残疾人工作先进个人、教育部自然科学一等奖、重庆市自然科学二等奖、四川省科技进步三等奖、中国生物医学医学工程学会黄家驷基础研究一等奖、中国自动化学会自然科学二等奖等奖励。

许涛（上海交通大学医学院附属第六人民医院）、袁逖飞（上海交通大学医学院附属精神卫生中心）、徐鹏（电子科技大学生命科学及技术学院）为共同通讯作者，李雨芹、陈潇潇、郑辉为共同第一作者。